(57)【要約】  発光効率、駆動電圧、耐久寿命の全てを改善した有機薄膜発光素子を提供すること。  陽極と陰極の間に少なくとも正孔輸送層と電子輸送層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、該発光素子の正孔輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有し、電子輸送層がドナー性化合物を含有し、該ドナー性化合物がアルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩、またはアルカリ土類金属と有機物との錯体であることを特徴とする発光素子。【化１】2012008281.tif 000047（Ｒ１〜Ｒ２０は水素、重水素、アルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、アリール基、複素環基、ヘテロアリール基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、シアノ基、−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２４Ｒ２５およびシリル基からなる群より選ばれる。Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれアリール基またはヘテロアリール基である。これらの置換基はさらに置換されていてもよいし、隣り合う置換基同士でさらに環を形成していてもよい。Ｒ２１〜Ｒ２３はそれぞれ同じでも異なっていてもよくアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基からなる群より選ばれる。これらの置換基はさらに置換されていてもよい。）
2012008281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極の間に少なくとも正孔輸送層と電子輸送層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、該発光素子の正孔輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有し、電子輸送層がドナー性化合物を含有し、該ドナー性化合物がアルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩、またはアルカリ土類金属と有機物との錯体であることを特徴とする発光素子。
【化１】
2012008281.tif 000046
（Ｒ１〜Ｒ２０は水素、重水素、アルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、アリール基、複素環基、ヘテロアリール基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、シアノ基、−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２４Ｒ２５およびシリル基からなる群より選ばれる。Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれアリール基またはヘテロアリール基である。これらの置換基はさらに置換されていてもよいし、隣り合う置換基同士でさらに環を形成していてもよい。Ｒ２１〜Ｒ２３はそれぞれ同じでも異なっていてもよくアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基からなる群より選ばれる。これらの置換基はさらに置換されていてもよい。）
【請求項２】
前記正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層が存在し、正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成されているか、またはアクセプター性化合物を含有する請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
アクセプター性化合物が金属酸化物またはシアノ基含有化合物である請求項２記載の発光素子。
【請求項４】
前記電子輸送層がフェナントロリン誘導体を含有する請求項１〜３のいずれか記載の発光素子。
【請求項５】
前記電子輸送層がピレン骨格またはアントラセン骨格を有する化合物を含有する請求項１〜３のいずれか記載の発光素子。
【請求項６】
前記ピレン骨格またはアントラセン骨格を有する化合物が電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する請求項５記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーを光に変換できる発光素子であって、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機および光信号発生器などの分野に利用可能な発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する際に発光するという有機薄膜発光素子の研究が、近年活発に行われている。この発光素子は、薄型でかつ低駆動電圧下での高輝度発光と、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が特徴であり、注目を集めている。【０００３】
この研究は、コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって有機薄膜素子が高輝度に発光することを示して以来、多くの研究機関が検討を行っている。コダック社の研究グループが提示した有機薄膜発光素子の代表的な構成は、ＩＴＯガラス基板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層である８−ヒドロキシキノリンアルミニウム、そして陰極としてＭｇ：Ａｇを順次設けたものであり、１０Ｖ程度の駆動電圧で１,０００ｃｄ／ｍ２の緑色発光が可能であった（例えば、非特許文献１参照）。【０００４】
その後、多数の実用化検討がなされた結果、有機薄膜発光素子は、携帯電話のメインディスプレイなどに採用されるなど着実に実用化が進んでいる。しかし、まだ技術的な課題も多く、中でも素子の低電圧化と長寿命化の両立は大きな課題のひとつである。【０００５】
素子の駆動電圧は、正孔や電子といったキャリアを発光層まで輸送するキャリア輸送材料に大きく左右される。このうち正孔を輸送する材料（正孔輸送材料）としてカルバゾール骨格を有する材料が知られている。（特許文献１〜６）
また電子輸送の観点から素子を低電圧化させる技術の一つとして、電子輸送層として用いられる材料にアルカリ金属をドープする技術が開示されている（特許文献７〜１１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３５４７号公報
【特許文献２】特開平９−２４９８７６号公報
【特許文献３】特開平１１−１４４８７６号公報
【特許文献４】特開２００８−２９４１６１号公報
【特許文献５】特開２００３−１３３０７５号公報
【特許文献６】韓国特許公開２００９−２８９４３号公報
【特許文献７】特開２０００−３４８８６４号公報
【特許文献８】特開２００４−２７７３７７号公報
【特許文献９】特開２００３−３４７０６０号公報
【特許文献１０】特開２００２−３５２９６１号公報
【特許文献１１】特開２００４−２２９７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】アプライド  フィジクス  レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ）（米国），１９８７年，５１巻，１２号，９１３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜６のような材料を用いただけでは、素子の発光効率、駆動電圧、耐久寿命が不十分であった。また特許文献７〜１１のような技術は確かに素子の低電圧化には効果があるが、やはり発光効率、耐久寿命が不十分であった。このように、低電圧駆動し、さらに耐久寿命も両立させる技術は未だ見出されていない。【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、発光効率、駆動電圧、耐久寿命の全てを改善した有機薄膜発光素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
陽極と陰極の間に少なくとも正孔輸送層と電子輸送層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、該発光素子の正孔輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有し、さらに電子輸送層がドナー性化合物を含有し、ドナー性化合物がアルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩、またはアルカリ土類金属と有機物との錯体であることを特徴とする発光素子である。【００１１】
【化１】
2012008281.tif 000003
【００１２】
Ｒ１〜Ｒ２０は水素、重水素、アルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、アリール基、複素環基、ヘテロアリール基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、シアノ基、−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２４Ｒ２５およびシリル基からなる群より選ばれる。これらの置換基はさらに置換されていてもよいし、隣り合う置換基どうしで環を形成していてもよい。Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれアリール基またはヘテロアリール基である。これらの置換基はさらに置換されていてもよいし、隣り合う置換基同士でさらに環を形成していてもよい。Ｒ２１〜Ｒ２３はそれぞれ同じでも異なっていてもよくアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基からなる群より選ばれる。これらの置換基はさらに置換されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、低電圧駆動し、高い発光効率を有し、さらに十分な耐久寿命も兼ね備えた有機電界発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】有機エレクトロルミネッセンス素子内部の電荷のエネルギー状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
一般式（１）で表される化合物について詳細に説明する。
【００１６】
【化２】
2012008281.tif 000004
【００１７】
Ｒ１〜Ｒ２０は水素、重水素、アルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、アリール基、複素環基、ヘテロアリール基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、シアノ基、−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２４Ｒ２５およびシリル基からなる群より選ばれる。これらの置換基はさらに置換されていてもよいし、隣り合う置換基どうしで環を形成していてもよい。Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれアリール基またはヘテロアリール基である。これらの置換基はさらに置換されていてもよいし、隣り合う置換基同士でさらに環を形成していてもよい。Ｒ２１〜Ｒ２３はそれぞれ同じでも異なっていてもよくアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基からなる群より選ばれる。これらの置換基はさらに置換されていてもよい。
【００１８】
これらの置換基のうちアルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、アリール基等を挙げることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキル基の炭素数は特に限定されないが、原料入手の容易性やコストの点から、通常１以上２０以下、より好ましくは１以上８以下の範囲である。さらにアルキル基の炭素数が大きいと正孔輸送性を阻害する恐れがあることおよび耐熱性が低下することから、さらに好ましくはメチル基、エチル基、ｔ−ブチル基である。
【００１９】
シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキル基部分の炭素数は特に限定されないが、通常、３以上２０以下の範囲である。また炭素数が大きい場合、正孔輸送性が阻害される恐れがあるのでより好ましくはシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル基である。
【００２０】
アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、アントラセニル基、ピレニル基、ターフェニル基などの芳香族炭化水素基を示す。アリール基は、さらに置換基を有していても有していなくてもよい。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アミノ基等を挙げることができる。アリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、６〜４０の範囲である。
【００２１】
複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、環状アミドなどの炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。複素環基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。
【００２２】
ヘテロアリール基とは、フラニル基、チオフェニル基、ピリジル基、キノリニル基、ピラジニル基、ナフチリジル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する環状芳香族基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基等を挙げることができる。ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、２〜３０の範囲である。ＨＯＭＯ（HighestOccupied Molecular Orbital、最高占有分子軌道）準位を浅くし、素子駆動電圧を低下させるという観点では、より好ましくはジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基である。
【００２３】
アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルケニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２〜２０の範囲である。
【００２４】
シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。
【００２５】
アルキニル基とは、例えば、エチニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２〜２０の範囲である。
【００２６】
アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのエーテル結合を介して脂肪族炭化水素基が結合した官能基を示し、この脂肪族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１以上２０以下の範囲である。さらにアルコキシ基の炭素数が大きいと正孔輸送性を阻害する恐れがあることから、より好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。
【００２７】
アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アルキルチオ基の炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルチオ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１以上２０以下の範囲である。
【００２８】
アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基など、エーテル結合を介した芳香族炭化水素基が結合した官能基を示し、芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。
【００２９】
アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アリールエーテル基における芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。
【００３０】
アミノ基は置換基を有していても有していなくてもよく、置換基としては例えばアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これらの置換基はさらに置換されていてもよい。
【００３１】
ホスフィンオキサイド基は、置換基を有していても有していなくてもよく、置換基としては例えばアリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これらの置換基はさらに置換されていてもよい。
【００３２】
シリル基とは、例えば、トリメチルシリル基などのケイ素原子への結合を有する官能基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。シリル基の炭素数は特に限定されないが、通常、３〜２０の範囲である。また、ケイ素数は、通常、１〜６である。
【００３３】
Ｒ１〜Ｒ２０は原料入手の容易さや、合成コスト、正孔輸送性・電子ブロック性・高い三重項準位の観点から、水素であるか、Ｒ３とＲ１８が水素以外の置換基であることが好ましい。Ｒ３とＲ１８が水素以外の置換基である場合、これらはそれぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基およびヘテロアリール基が好ましい。中でもアルキル基、アルコキシ基およびアリール基がより好ましい。また、Ｒ３とＲ１８のいずれか一方がＮ−フェニルカルバゾリル基であることによりカルバゾール４量体となっていることも好ましい。この場合、Ｎ−フェニルカルバゾリル基はさらにアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されていてもよい。これら置換基の説明は上述の通りである。
【００３４】
また、Ｒ２１〜Ｒ２３は原料入手の容易さや、合成コスト、正孔輸送性・電子ブロック性・高い三重項準位の観点から、アリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。Ｒ２１〜Ｒ２３がアリール基である場合は、特にフェニル基またはフルオレニル基が好ましい。
【００３５】
このような一般式（１）で表される化合物として、特に限定されないが、具体的には以下のような化合物が挙げられる。
【００３６】
【化３】
2012008281.tif 000005
【００３７】
【化４】
2012008281.tif 000006
【００３８】
【化５】
2012008281.tif 000007
【００３９】
【化６】
2012008281.tif 000008
【００４０】
【化７】
2012008281.tif 000009
【００４１】
【化８】
2012008281.tif 000010
【００４２】
【化９】
2012008281.tif 000011
【００４３】
【化１０】
2012008281.tif 000012
【００４４】
【化１１】
2012008281.tif 000013
【００４５】
【化１２】
2012008281.tif 000014
【００４６】
一般式（１）で表される化合物は公知の方法で製造できる。すなわち９位が置換されたカルバゾールのジブロモ体と、９位が置換されたカルバゾールのモノボロン酸との鈴木カップリング反応で容易に合成できるが、製造方法はこれに限定されない。
【００４７】
次に、本発明における発光素子の実施形態について例をあげて詳細に説明する。本発明の発光素子は、陽極、陰極、および該陽極と該陰極の間に少なくとも正孔輸送層と電子輸送層を含む。
【００４８】
このような発光素子における陽極と陰極の間の層構成は、正孔輸送層／発光層／電子輸送層からなる構成の他に、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層といった積層構成が挙げられる。また、上記各層は、それぞれ単一層、複数層のいずれでもよい。
【００４９】
一般式（１）で表される化合物は、発光素子において正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は、陽極から注入された正孔を発光層まで輸送する層である。正孔輸送層は１層であっても複数の層が積層されて構成されていてもどちらでもよい。一般式（１）で表される化合物は高い電子ブロック性能を有しているので、複数層からなる場合は、電子の侵入を防止するという観点から、一般式（１）で表される化合物を含有する正孔輸送層は発光層に直接接している方が好ましい。
【００５０】
正孔輸送層は一般式（１）で表される化合物のみから構成されていてもよいし、本発明の効果を損なわない範囲で他の材料が混合されていてもよい。この場合、用いられる他の材料としては、例えば、４，４’−ビス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（ＮＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ，Ｎ−ビス（４−ビフェニリル）アミノ）ビフェニル（ＴＢＤＢ），ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４−アミノフェニル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−１，１’−ビフェニル（ＴＰＤ２３２）といったベンジジン誘導体、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス（１−ナフチル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（１−ＴＮＡＴＡ）などのスターバーストアリールアミンと呼ばれる材料群、ビス（Ｎ−アリールカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが挙げられる。
【００５１】
次に本発明における電子輸送層について説明する。電子輸送層は、陰極から注入された電子を発光層まで輸送する層である。
【００５２】
電子輸送層に用いられる電子輸送材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、ピレンなどの縮合多環芳香族骨格を有する化合物やその誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、カルバゾール誘導体およびインドール誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（III）などのキノリノール錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体が挙げられる。駆動電圧を低減できることから、電子輸送材料は、炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素およびリンの中から選ばれる元素で構成され、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物を用いることが好ましい。
【００５３】
電子受容性窒素とは、隣接原子との間に多重結合を形成している窒素原子を表す。窒素原子が高い電子陰性度を有することから、該多重結合は電子受容的な性質を有し、電子輸送能に優れ、電子輸送層に用いることで発光素子の駆動電圧を低減できる。それゆえ、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環は、高い電子親和性を有する。電子受容性窒素を含むヘテロアリール環としては、例えば、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、キノリン環、キノキサリン環、ナフチリジン環、ピリミドピリミジン環、ベンゾキノリン環、フェナントロリン環、イミダゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンズイミダゾール環、フェナンスロイミダゾール環などが挙げられる。
【００５４】
これらのヘテロアリール環構造を有する化合物としては、例えば、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジンやターピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、キノキサリン誘導体およびナフチリジン誘導体、フェナントロリン誘導体などが好ましい化合物として挙げられる。これらの誘導体の中でも、電気化学的な安定性も考慮すると、ベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体がより好ましく、トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼンなどのイミダゾール誘導体、１，３−ビス［（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）１，３，４−オキサジアゾリル］フェニレンなどのオキサジアゾール誘導体、Ｎ−ナフチル−２，５−ジフェニル−１，３，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソクプロインや１，３−ビス（１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼンなどのフェナントロリン誘導体、２，２’−ビス（ベンゾ［ｈ］キノリン−２−イル）−９，９’−スピロビフルオレンなどのベンゾキノリン誘導体、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールなどのビピリジン誘導体、１，３−ビス（４’−（２，２’：６’２”−ターピリジニル））ベンゼンなどのターピリジン誘導体、ビス（１−ナフチル）−４−（１，８−ナフチリジン−２−イル）フェニルホスフィンオキサイドなどのナフチリジン誘導体が好ましい例として挙げられる。更に、複数のフェナントロリン骨格が、二重結合、三重結合、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素残基、置換もしくは無置換の芳香族複素環残基およびこれらが組み合わさったもの、のいずれかからなる連結ユニットで連結された１，３−ビス（１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼンなどのフェナントロリン誘導体が高い電子注入・輸送特性を有することから特に好ましい。
【００５５】
また、好ましい電子輸送材料として、縮合多環芳香族炭化水素を基本骨格として、上述の電子受容性窒素を含むヘテロアリール環を置換基として含有する化合物を挙げることができる。縮合多環芳香族炭化水素骨格を有していると、ガラス転移温度が向上すると共に、電子移動度も大きくなり発光素子の低電圧化の効果が大きいことから好ましく、さらに、安定な薄膜形成能を有することから素子耐久寿命が向上し、合成のし易さ、原料入手が容易であることを考慮すると、縮合多環芳香族炭化水素骨格はアントラセン骨格またはピレン骨格であることが特に好ましい。例えば、１，３位がアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されたピレン誘導体、１，３，７位がアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されたピレン誘導体、１，６位がアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されたピレン誘導体、１，１０位がアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されたアントラセン誘導体などが好ましい例として挙げられる。上記電子輸送材料は単独でも用いられるが、上記電子輸送材料の２種以上を混合して用いたり、その他の電子輸送材料の一種以上を上記の電子輸送材料に混合して用いても構わない。
【００５６】
さらに本発明における電子輸送層はドナー性化合物を含有する。このような電子輸送層と、一般式（１）で表される化合物を有する正孔輸送層と組み合わせた場合、低電圧駆動かつ高効率、長寿命の発光素子が得られる。
【００５７】
一般的に高効率発光かつ長寿命の発光素子を得るためには、電子と正孔を発光層内から漏らさず、再結合させる必要がある。したがって正孔輸送材料には陽極から正孔が円滑に注入され、発光層までスムーズに正孔を輸送する性能（正孔注入輸送性）の他、対向してくる電子をブロックし、発光層内に閉じこめる性能（電子ブロック性）が要求される。電子ブロック性が乏しい場合、電子が正孔輸送層内にまで侵入してしまい、発光効率の低下や正孔輸送材料の劣化を引き起こし、素子の耐久寿命が低下する。
【００５８】
電子ブロック性の違いは主に正孔輸送材料の持つＬＵＭＯ（lowest Unoccupied Molecular Orbital、最低非占有分子軌道）準位のエネルギーに起因する。すなわちＬＵＭＯ準位のエネルギーレベルが浅ければ浅いほど、その正孔輸送材料の電子親和力は小さくなり、正孔輸送材料への電子の侵入を防ぎやすくなる。このように、浅いエネルギーレベルのＬＵＭＯ準位を有する正孔輸送材料は、優れた電子ブロック性を有すると考えられる。
【００５９】
さらに詳細に説明する。図１は有機エレクトロルミネッセンス素子内部の電荷のエネルギー状態を単純に図示したものである。話を単純化するため、電子輸送層は省略し正孔輸送層と発光層からなる２層型の素子を示す。１は陽極のエネルギーレベル（仕事関数）、２は正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位のエネルギーレベル、３は発光層のＨＯＭＯ準位のエネルギーレベルを表す。４は陰極のエネルギーレベル（仕事関数）、５は発光層のＬＵＭＯ準位のエネルギーレベル、６は正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位のエネルギーレベルを表す。７は陽極と正孔輸送層の界面を示す線、８は正孔輸送層と発光層の界面を示す線、９は発光層と陰極の界面を示す線である。１１は陽極上の正孔、１２は正孔輸送材料に注入された正孔、１３は発光層に注入された正孔を表す。１４は陰極上の電子、１５は発光層に注入された電子を表す。１６は電子と正孔の再結合を示す線、１７は発光層のＬＵＭＯ準位と正孔輸送層のＬＵＭＯ準位のエネルギー差を表す。エネルギー準位が浅い、深いとは、例えばＬＵＭＯ準位で言えば、図１の５が図の上方なる方向が浅い、下方になることが深いことを意味する。
【００６０】
陽極、陰極間に電圧を印加すると、陽極上の正孔１１が正孔輸送層のＨＯＭＯ準位２に注入される。同様に陰極上の電子１４が発光層のＬＵＭＯ準位５に注入される。さらに印加された電圧にしたがい、正孔１２、電子１５は対極へ向かって移動する。さらに正孔１２は発光層に注入され、発光層内で正孔１３と電子１５が再結合し、発光材料の励起状態が生成する。この励起状態が光を放出するのを利用するのが有機エレクトロルミネッセンス素子のごく基本的な動作機構である。理想は発光層内で正孔と電子が１：１で再結合することであるが、現実にはどちらかのキャリアが過剰である場合が多い。電子が過剰な場合を考えると、再結合に関与しない電子は発光層からさらに、発光層のＬＵＭＯ準位と正孔輸送層のＬＵＭＯ準位のエネルギー差１７（すなわち電子注入障壁）を乗り越え、正孔輸送層へ侵入していくものと考えられる。その際、正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位６が深ければ深いほど、言い換えると１７で表される電子注入障壁が小さければ小さいほど、電子が正孔輸送層へ侵入しやすい。逆にＬＵＭＯ準位６が浅ければ浅いほど、言い換えると電子注入障壁１７が大きければ大きいほど、電子が正孔輸送層へ侵入しにくく電子ブロック性が高いということができる。したがってこの発光層のＬＵＭＯ準位と正孔輸送層のＬＵＭＯ準位のエネルギー差１７が上述した正孔輸送材料の電子ブロック性に大きく関与していることになる。
【００６１】
従来の正孔輸送材料は良好な正孔注入輸送性を有しているものは多いが、電子ブロック性が不十分であるものがほとんどであった。これは、図１中の正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位６が深く、電子注入障壁１７が小さいことに起因する。例えば従来よく用いられるベンジジン系の正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位に関しては、ＨＯＭＯ準位のエネルギーレベルは概ね５．３〜５．４ｅＶであり、さらにＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ間のエネルギーギャップは概ね３．０ｅＶ前後であることを考慮すると、２．３〜２．４ｅＶのＬＵＭＯ準位を有していることになる。これに対し、一般式（１）で表される化合物のＨＯＭＯ準位は概ね５．３〜５．４ｅＶであり、エネルギーギャップが３．３ｅＶ前後とワイドギャップである。したがって、従来材料より浅い２．０〜２．１ｅＶのＬＵＭＯ準位を有しており、高い電子ブロック性を有しているといえる。なお、ここでいうＬＵＭＯ準位は、大気中光電子分光装置ＡＣ−２（理研計器社製）で測定したイオン化ポテンシャルをＨＯＭＯ準位とし、この値に、蒸着膜のＵＶ吸収端の波長から見積もったエネルギーギャップの値を足し併せた数値である。以後、記載中のＨＯＭＯ準位、エネルギーギャップ、ＬＵＭＯ準位はすべて同様の方法で得られた値である。
【００６２】
上記の内容を考慮すると、ドナー性化合物を含有する電子輸送層を用いて電子注入輸送性を向上させ、素子を低電圧駆動させようとした場合、発光層内が電子過剰となり、その電子は正孔輸送層まで侵入しようとする。しかし、一般式（１）で表される化合物は上記の通り高い電子ブロック性を有するため、正孔輸送層内への電子の侵入を防ぐことができる。こうして、ドナー性化合物を含有する電子輸送層による低電圧駆動の効果を享受しつつ、高発光効率および長寿命の発光素子が得られるものと考えられる。
【００６３】
一方、従来の正孔輸送材料としてビスカルバゾール誘導体も知られているが、これらの化合物のＨＯＭＯ準位は概ね５．５〜５．６ｅＶ程度であり、エネルギーギャップは３．３ｅＶ程度である。これらの結果、ビスカルバゾール誘導体群のＬＵＭＯ準位は概ね２．２〜２．３ｅＶ程度であり、やはり一般式（１）で表される化合物に比べ深い。このため、ビスカルバゾール誘導体も電子ブロック性は乏しいと考えられる。また、ビスカルバゾール誘導体は一般式（１）で表される化合物に比べＨＯＭＯ準位も深く、陽極からの正孔注入のしやすさという観点でも、一般式（１）で表される化合物のほうが優れていると言える。
【００６４】
本発明におけるドナー性化合物とは電子注入障壁の改善により、陰極または電子注入層からの電子輸送層への電子注入を容易にし、さらに電子輸送層の電気伝導性を向上させる化合物である。
【００６５】
本発明におけるドナー性化合物の好ましい例としては、アルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩またはアルカリ土類金属と有機物との錯体などが挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属の好ましい種類としては、低仕事関数で電子輸送能向上の効果が大きいリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムといったアルカリ金属や、マグネシウム、カルシウム、セリウム、バリウムといったアルカリ土類金属が挙げられる。
【００６６】
また、真空中での蒸着が容易で取り扱いに優れることから、金属単体よりも無機塩、あるいは有機物との錯体の状態であることが好ましい。さらに、大気中での取扱を容易にし、添加濃度の制御のし易さの点で、有機物との錯体の状態にあることがより好ましい。無機塩の例としては、LiO、Li2O等の酸化物、窒化物、LiF、NaF、KF等のフッ化物、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3等の炭酸塩などが挙げられる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の好ましい例としては、大きな低電圧駆動効果が得られるという観点ではリチウム、セシウムが挙げられる。また、有機物との錯体における有機物の好ましい例としては、キノリノール、ベンゾキノリノール、ピリジルフェノール、フラボノール、ヒドロキシイミダゾピリジン、ヒドロキシベンズアゾール、ヒドロキシトリアゾールなどが挙げられる。中でも、より発光素子の低電圧化の効果が大きいという観点ではアルカリ金属と有機物との錯体が好ましく、さらに合成のしやすさ、熱安定性という観点からリチウムと有機物との錯体がより好ましく、比較的安価で入手できるリチウムキノリノールが特に好ましい。
【００６７】
また電子輸送層は２種以上のドナー性化合物を含んでいてもよい。好適なドーピング濃度は材料やドーピング領域の膜厚によっても異なるが、有機化合物とドナー性化合物の重量％比が１００：１〜１：１００の範囲が好ましく、１０：１〜１：１０がより好ましい。
【００６８】
さらにこのようなドナー性化合物を含有する電子輸送層を単層で電子輸送層として用いてもよいし、電子輸送層を２層に分けて発光層に接する方を第１電子輸送層、接しない方を第２電子輸送層としたとき、第１電子輸送層はドナー性化合物を含まない層、第２電子輸送層はドナー性化合物を含む層として使い分けてもよいが、ドナー性化合物がアルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいはそれらの酸化物、窒化物フッ化物、炭酸塩といった無機材料の場合、これらを含有する層が発光層に直接接していると、発光層が消光作用を受けて発光効率が低下する懸念があるので、ドナー性化合物を含有しない層を第１電子輸送とした構成のほうが好ましい。またこの場合、電子輸送材料は同じでも異なっていてもよい。
【００６９】
また、本発明におけるドナー性化合物を含有する電子輸送層は、複数の発光素子を連結するタンデム構造型素子における電荷発生層にも好適に用いられる。
【００７０】
ドナー性化合物と組み合わせる電子輸送材料は、上述したような電子受容性窒素を含有する材料が好適に用いられる他、電子受容性窒素を含有していない材料であってもドナー性化合物添加によって導電性や電子注入輸送性が向上するのであれば用いることができ、好ましい例としてアントラセン骨格、ピレン骨格を有する化合物が挙げられる。
【００７１】
このようなドナー性化合物と組み合わせる電子輸送材料としては特に限定されないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【００７２】
【化１３】
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【００７３】
【化１４】
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【００７４】
【化１５】
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【００７５】
【化１６】
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【００７６】
【化１７】
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【００７７】
【化１８】
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【００７８】
【化１９】
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【００７９】
正孔注入層は陽極と正孔輸送層の間に挿入される層である。正孔注入層は１層であっても複数の層が積層されていてもどちらでもよい。一般式（１）で表される化合物を含有する正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層が存在すると、より低電圧駆動し、耐久寿命も向上するだけでなく、さらに素子のキャリアバランスが向上して発光効率も向上するため好ましい。
【００８０】
正孔注入層に用いられる材料は特に限定されないが、例えば、４，４’−ビス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（ＮＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ，Ｎ−ビス（４−ビフェニリル）アミノ）ビフェニル（ＴＢＤＢ），ビス(Ｎ,Ｎ'?ジフェニル?４?アミノフェニル)?Ｎ,Ｎ?ジフェニル?４,４'?ジアミノ?１,１'?ビフェニル（ＴＰＤ２３２）といったベンジジン誘導体、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス（１−ナフチル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（１−ＴＮＡＴＡ）などのスターバーストアリールアミンと呼ばれる材料群、ビス（Ｎ−アリールカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが用いられる。また、一般式（１）で表される化合物を用いることもできる。中でも一般式（１）で表される化合物より浅いＨＯＭＯ準位を有し、陽極から正孔輸送層へ円滑に正孔を注入輸送するという観点からベンジジン誘導体、スターバーストアリールアミン系材料群がより好ましく用いられる。
【００８１】
これらの材料は単独で用いてもよいし、２種以上の材料を混合して用いてもよい。また、複数の材料を積層して正孔注入層としてもよい。さらにこの正孔注入層が、アクセプター性化合物単独で構成されているか、または上記のような正孔注入材料にアクセプター性化合物をドープして用いると、上述した効果がより顕著に得られるのでより好ましい。アクセプター性化合物とは、単層膜として用いる場合は接している正孔輸送層と、ドープして用いる場合は正孔注入層を構成する材料と電荷移動錯体を形成する材料である。このような材料を用いると正孔注入層の導電性が向上し、より素子の駆動電圧低下に寄与し、発光効率の向上、耐久寿命向上といった効果が得られる。
【００８２】
アクセプター性化合物の例としては、塩化鉄（III）、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、塩化アンチモンのような金属塩化物、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ルテニウムのような金属酸化物、トリス（４−ブロモフェニル）アミニウムヘキサクロロアンチモネート（ＴＢＰＡＨ）のような電荷移動錯体が挙げられる。また分子内にニトロ基、シアノ基、ハロゲンまたはトリフルオロメチル基を有する有機化合物や、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレンなども好適に用いられる。これらの化合物の具体的な例としては、ヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ−ＣＮ６）、ｐ−フルオラニル、ｐ−クロラニル、ｐ−ブロマニル、ｐ−ベンゾキノン、２，６−ジクロロベンゾキノン、２，５−ジクロロベンゾキノン、テトラメチルベンゾキノン、１，２，４，５−テトラシアノベンゼン、ｏ−ジシアノベンゼン、ｐ−ジシアノベンゼン、１，４−ジシアノテトラフルオロベンゼン、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノベンゾキノン、ｐ−ジニトロベンゼン、ｍ−ジニトロベンゼン、ｏ−ジニトロベンゼン、ｐ−シアノニトロベンゼン、ｍ−シアノニトロベンゼン、ｏ−シアノニトロベンゼン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジクロロナフトキノン、１−ニトロナフタレン、２−ニトロナフタレン、１，３−ジニトロナフタレン、１，５−ジニトロナフタレン、９−シアノアントラセン、９−ニトロアントラセン、９，１０−アントラキノン、１，３，６，８−テトラニトロカルバゾール、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，３，５，６−テトラシアノピリジン、マレイン酸無水物、フタル酸無水物、Ｃ６０、およびＣ７０、以下の化合物群などが挙げられる。
【００８３】
【化２０】
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【００８４】
【化２１】
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【００８５】
これらの中でも、金属酸化物やシアノ基含有化合物が取り扱いやすく、蒸着もしやすいことから、容易に上述した効果が得られるので好ましい。好ましい金属酸化物の例としては酸化モリブデン、酸化バナジウム、または酸化ルテニウムがあげられる。シアノ基含有化合物の中では、（ａ）分子内に、シアノ基の窒素原子以外に少なくとも１つの電子受容性窒素を有し、さらにシアノ基を有する化合物、（ｂ）分子内にハロゲンとシアノ基の両方を有している化合物、（ｃ）分子内にカルボニル基とシアノ基の両方を有している化合物、または（ｄ）シアノ基の窒素原子以外の電子受容性窒素、ハロゲンおよびシアノ基のすべてを有する化合物が強い電子アクセプターとなるためより好ましい。正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成される場合、または正孔注入層にアクセプター性化合物がドープされている場合のいずれの場合も、正孔注入層は１層であってもよいし、複数の層が積層されて構成されていてもよい。アクセプター性化合物がドープされている場合の好適なドーピング濃度は材料やドーピング領域の膜厚によっても異なるが、５０重量％以下が好ましく、１０重量％以下がより好ましい。
【００８６】
陽極は、正孔を有機層に効率よく注入できる材料であれば特に限定されないが、比較的仕事関数の大きい材料を用いるのが好ましい。陽極の材料としては、例えば、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）などの導電性金属酸化物、あるいは金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロールおよびポリアニリンなどの導電性ポリマーなどが挙げられる。これらの電極材料は、単独で用いてもよいが、複数の材料を積層または混合して用いてもよい。
【００８７】
陽極の抵抗は、発光素子の発光に十分な電流が供給できればよいが、発光素子の消費電力の点からは低抵抗であることが望ましい。例えば、抵抗が３００Ω／□以下であれば電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度のＩＴＯ基板の供給も可能になっていることから、１００Ω／□以下の低抵抗品を使用することが特に望ましい。陽極の厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶことができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられることが多い。
【００８８】
また、発光素子の機械的強度を保つために、陽極を基板上に形成することが好ましい。基板は、ソーダガラスや無アルカリガラスなどのガラス基板が好適に用いられる。ガラス基板の厚みは、機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、ＳｉＯ２などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することもできる。さらに、陽極が安定に機能するのであれば、基板はガラスである必要はなく、例えば、プラスチック基板上に陽極を形成しても良い。陽極の形成方法は、特に制限されず、例えば、電子線ビーム法、スパッタリング法および化学反応法などを用いることができる。
【００８９】
陰極に用いられる材料は、電子を有機層に効率良く注入できる物質であれば特に限定されないが、白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウムおよびマグネシウムならびにこれらの合金などが挙げられる。電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためには、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかしながら、これらの低仕事関数金属は、一般に大気中で不安定であることが多いため、有機層に微量（真空蒸着の膜厚計表示で１ｎｍ以下）のリチウムやマグネシウムをドーピングして安定性の高い電極を得る方法が好ましい例として挙げることができる。また、フッ化リチウムのような無機塩の使用も可能である。さらに、電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、シリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などの有機高分子化合物を積層することが、好ましい例として挙げられる。陰極の形成方法は、特に制限されず、例えば、抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなどを用いることができる。
【００９０】
発光層は単一層、複数層のどちらでもよく、それぞれ発光材料（ホスト材料、ドーパント材料）により形成され、これはホスト材料とドーパント材料との混合物であっても、ホスト材料単独であっても、いずれでもよい。すなわち、本発明の発光素子では、各発光層において、ホスト材料もしくはドーパント材料のみが発光してもよいし、ホスト材料とドーパント材料がともに発光してもよい。電気エネルギーを効率よく利用し、高色純度の発光を得るという観点からは、発光層はホスト材料とドーパント材料の混合からなることが好ましい。また、ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれでもよい。ドーパント材料は積層されていても、分散されていても、いずれでもよい。ドーパント材料は発光色の制御ができる。ドーパント材料の量は、多すぎると濃度消光現象が起きるため、ホスト材料に対して２０重量％以下で用いることが好ましく、さらに好ましくは１０重量％以下である。ドーピング方法は、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。
【００９１】
発光材料は、具体的には、以前から発光体として知られていたアントラセンやピレンなどの縮合環誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウムを始めとする金属キレート化オキシノイド化合物、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体などが使用できるが特に限定されるものではない。
【００９２】
発光材料に含有されるホスト材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、トリフェニレン、ペリレン、フルオランテン、フルオレン、インデンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンなどの芳香族アミン誘導体、トリス（８−キノリナート）アルミニウム（III）をはじめとする金属キレート化オキシノイド化合物、ジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピロロピロール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、トリアジン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体などが使用できるが特に限定されるものではない。またドーパント材料には、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、クリセン、トリフェニレン、ペリレン、フルオランテン、フルオレン、インデンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体（例えば２−（ベンゾチアゾール−２−イル）−９，１０−ジフェニルアントラセンや５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセンなど）、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、９−シラフルオレン、９，９’−スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピリジン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどのヘテロアリール環を有する化合物やその誘導体、ボラン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、４，４’−ビス（２−（４−ジフェニルアミノフェニル）エテニル）ビフェニル、４，４’−ビス（Ｎ−（スチルベン−４−イル）−Ｎ−フェニルアミノ）スチルベンなどのアミノスチリル誘導体、芳香族アセチレン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、ピロメテン誘導体、ジケトピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−９−（２’−ベンゾチアゾリル）キノリジノ［９，９ａ，１−ｇｈ］クマリンなどのクマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体およびＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などを用いることができる。
【００９３】
また発光層にリン光発光材料が含まれていてもよい。リン光発光材料とは、室温でもリン光発光を示す材料である。ドーパントしては基本的に室温でもリン光発光が得られる必要があるが、特に限定されるものではなく、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）、及びレニウム（Ｒｅ）からなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む有機金属錯体化合物であることが好ましい。中でも室温でも高いリン光発光収率を有するという観点から、イリジウム、もしくは白金を有する有機金属錯体がより好ましい。リン光発光材料のホストとしては、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ピリジン、ピリミジン、トリアジン骨格を有する含窒素芳香族化合物誘導体、ポリアリールベンゼン誘導体、スピロフルオレン誘導体、トルキセン誘導体といった芳香族炭化水素化合物誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体といったカルコゲン元素を含有する化合物、ベリリウムキノリノール錯体といった有機金属錯体などが好適に用いられるが、基本的に用いるドーパントよりも三重項エネルギーが大きく、電子、正孔がそれぞれの輸送層から円滑に注入され、また輸送するものであればこれらに限定されるものではない。また２種以上の三重項発光ドーパントが含有されていてもよいし、２種以上のホスト材料が含有されていてもよい。さらに１種以上の三重項発光ドーパントと１種以上の蛍光発光ドーパントが含有されていてもよい。
【００９４】
好ましいリン光発光性ホストまたはドーパントとしては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【００９５】
【化２２】
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【００９６】
【化２３】
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【００９７】
一般式（１）で表される化合物は、良好な正孔注入輸送特性、高い電子ブロック性能に加え、高い三重項準位も有している。そのため、リン光発光層と一般式（１）で表される化合物を含有する正孔輸送層を組み合わせた場合、リン光発光層から正孔輸送層への三重項エネルギー移動が抑制され、正孔輸送層でのリン光エネルギーの熱失活を防止することができる。このため発光効率低下を防ぐことができ、なおかつ低電圧駆動、長寿命の発光素子が得られるので好ましい。
【００９８】
本発明において、陰極と電子輸送層の間に電子注入層を設けてもよい。一般的に電子注入層は陰極から電子輸送層への電子の注入を助ける目的で挿入されるが、挿入する場合は、上述した電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物をそのまま用いてもよいし、上記のドナー性化合物を含有する層を用いてもよい。また電子注入層に絶縁体や半導体の無機物を用いることもできる。これらの材料を用いることで発光素子の短絡を有効に防止して、かつ電子注入性を向上させることができるので好ましい。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲナイド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点でより好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｓ及びＮａ２Ｓｅが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２及びＢｅＦ２等のフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。さらに有機物と金属の錯体も好適に用いられる。電子注入層に絶縁体、半導体の無機物を使用する場合は、膜厚を厚くしすぎると、発光素子が絶縁化してしまう、あるいは駆動電圧が高くなってしまうといった問題が生じることがある。すなわち、電子注入層の膜厚マージンがせまく発光素子作製時の歩留まり低下を招く恐れがあるが、電子注入層に有機物と金属の錯体を用いる場合は膜厚調整が容易であるのでより好ましい。このような有機金属錯体の例としては有機物との錯体における有機物の好ましい例としては、キノリノール、ベンゾキノリノール、ピリジルフェノール、フラボノール、ヒドロキシイミダゾピリジン、ヒドロキシベンズアゾール、ヒドロキシトリアゾールなどが挙げられる。中でも、アルカリ金属と有機物との錯体が好ましく、リチウムと有機物との錯体がより好ましく、リチウムキノリノールが特に好ましい。
【００９９】
本発明の発光素子は、電気エネルギーを光に変換できる機能を有する。ここで電気エネルギーとしては主に直流電流が使用されるが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力や寿命を考慮すると、できるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるよう選ばれるべきである。
【０１００】
本発明の発光素子は、例えば、マトリクスおよび／またはセグメント方式で表示するディスプレイとして好適に用いられる。
【０１０１】
マトリクス方式とは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置され、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法は、線順次駆動方法やアクティブマトリクスのどちらでもよい。線順次駆動はその構造が簡単であるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリクスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
【０１０２】
本発明におけるセグメント方式とは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、このパターンの配置によって決められた領域を発光させる方式である。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などが挙げられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
【０１０３】
本発明の発光素子は、各種機器等のバックライトとしても好ましく用いられる。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が検討されているパソコン用途のバックライトに本発明の発光素子は好ましく用いられ、従来のものより薄型で軽量なバックライトを提供できる。
【実施例】
【０１０４】
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、下記の各実施例にある化合物の番号は上記に記載した化合物の番号を指すものである。また表１〜表７中の第１電子輸送層とは発光層に接している電子輸送層であり、第２電子輸送層とは発光層に接しておらず、第１電子輸送層にさらに積層された電子輸送層を指す。ただし第１電子輸送層「なし」の場合、電子輸送層が第２電子輸送層のみで構成されており、第２電子輸送層が発光層に接している。【０１０５】
実施例１
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、正孔輸送層として、化合物［１］を６０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第２電子輸送層として、電子輸送材料に化合物Ｅ−１を、ドナー性化合物としてＬｉｑを用い、ドープ濃度が５０重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに積層した。【０１０６】
次に、電子注入層としてＬｉｑを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧４．８Ｖ、外部量子効率４．１％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は１５４時間であった。なお化合物Ｈ−１、Ｄ−１、Ｅ−１、Ｌｉｑは以下に示す化合物である。【０１０７】
【化２４】
2012008281.tif 000026
【０１０８】
実施例２〜６
正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表１に記載した材料を用いて、実施例１と同様にして発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果は表１に示した。なおＥ−２は以下に示す化合物である。【０１０９】
【化２５】
2012008281.tif 000027
【０１１０】
実施例７
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、正孔輸送層として、化合物［１］を６０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第１電子輸送層としてＥ−２を５ｎｍ蒸着し、さらに第２電子輸送層として電子輸送材料に化合物Ｅ−２を、ドナー性化合物としてセシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２０重量％になるようにして１５ｎｍの厚さに積層した。【０１１１】
次に、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧４．６Ｖ、外部量子効率４．２％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は１３０時間であった。【０１１２】
実施例８、９
正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第１電子輸送層、第２電子輸送層として表１に記載した材料を用いて、実施例７と同様にして発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果を表１に示す。【０１１３】
実施例１０〜１２
正孔輸送層に表１に記載した化合物を用い、発光層ホスト材料にＨ−２、発光層ドーパント材料にＤ−２を用い、ドープ濃度を１０重量％とした以外は実施例１と同様に発光素子を作製し評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定し行った各実施例の結果を表１に示す。またＨ−２、Ｄ−２は以下に示す化合物である。【０１１４】
【化２６】
2012008281.tif 000028
【０１１５】
実施例１３〜１５
正孔輸送層に表１に記載した化合物を用い、発光層ホスト材料にＨ−２、発光層ドーパント材料にＤ−２を用い、ドープ濃度を１０重量％とした以外は実施例７と同様に発光素子を作製し評価した。各実施例の結果を表１に示す。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定し行った。【０１１６】
比較例１
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、正孔輸送層として、化合物［１］を６０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第２電子輸送層として、電子輸送材料に化合物Ｅ−１を、２０ｎｍの厚さに蒸着した。【０１１７】
次に、電子注入層としてＬｉｑを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧６．０Ｖ、外部量子効率３．２％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は８４時間であった。【０１１８】
比較例２〜６
正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表２に記載した材料を用いて、比較例１と同様にして発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表２に示す。【０１１９】
比較例７〜１２
正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表２に記載した材料を用いて、実施例１と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表２に示す。なおＨＴ−１、ＨＴ−２、ＨＴ−３は以下に示す化合物である。【０１２０】
【化２７】
2012008281.tif 000029
【０１２１】
比較例１３〜１５
正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第１電子輸送層、第２電子輸送層として表２に記載した材料を用いて、実施例７と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表２に示す。【０１２２】
比較例１６〜１８
正孔輸送層に表２に記載した化合物を用い、発光層ホスト材料にＨ−２、発光層ドーパント材料にＤ−２を用いて、実施例１０と同様に発光素子を作製し評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定し行った。各比較例の結果を表２に示す。【０１２３】
比較例１９〜２１
正孔輸送層に表２に記載した化合物を用い、発光層ホスト材料にＨ−２、発光層ドーパント材料にＤ−２を用いて、実施例１３と同様に発光素子を作製し評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定し行った。各比較例の結果を表２に示す。【０１２４】
実施例１６
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層としてアクセプター性化合物であるＨＡＴ−ＣＮ６を１０ｎｍ蒸着し，次に正孔輸送層として、化合物［１］を５０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第２電子輸送層として、電子輸送材料に化合物Ｅ−１を、ドナー性化合物としてＬｉｑを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が５０重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに積層した。【０１２５】
次に、電子注入層としてＬｉｑを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧４．０Ｖ、外部量子効率５．５％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は３６１時間であった。なおＨＡＴ−ＣＮ６は以下に示す化合物である。【０１２６】
【化２８】
2012008281.tif 000030
【０１２７】
実施例１７、１８
正孔輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は実施例１６と同様にして、発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果は表３に示す。【０１２８】
実施例１９
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として正孔注入材料にＨＴ−４を、アクセプター性化合物にＦ４−ＴＣＮＱを用い、アクセプター性化合物のドープ濃度が１０重量％となるように３０ｎｍ蒸着した。次に正孔輸送層として、化合物［１］を３０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第２電子輸送層として、電子輸送材料に化合物Ｅ−１を、ドナー性化合物としてＬｉｑを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が５０重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに積層した。【０１２９】
次に、電子注入層としてＬｉｑを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧４．１Ｖ、外部量子効率５．３％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は３６８時間であった。なおＨＴ−４，Ｆ４−ＴＣＮＱは以下に示す化合物である。【０１３０】
【化２９】
2012008281.tif 000031
【０１３１】
実施例２０、２１
正孔輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は実施例１９と同様にして、発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果は表３に示す。【０１３２】
実施例２２〜２４
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表３に記載した材料を用いて、実施例１６と同様に発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果を表３に示す。【０１３３】
実施例２５〜２７
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表３に記載した材料を用いて、実施例１９と同様に発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果を表３に示す。【０１３４】
実施例２８〜３３
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表３に記載した材料を用いて、実施例１６と同様に発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果を表３に示す。なおＥ−３、Ｅ−４は以下に示す化合物である。【０１３５】
【化３０】
2012008281.tif 000032
【０１３６】
実施例３４
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ−ＣＮ６を１０ｎｍ蒸着し、次に正孔輸送層として、化合物［１］を５０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第１電子輸送層としてＥ−２を５ｎｍ蒸着し、さらに第２電子輸送層として電子輸送材料に化合物Ｅ−２を、ドナー性化合物としてセシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２０重量％（重量％に変更）になるようにして１５ｎｍの厚さに積層した。【０１３７】
次に、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧３．７Ｖ、外部量子効率５．２％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は３４５時間であった。【０１３８】
実施例３５、３６
正孔輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は実施例３４と同様にして、発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果は表３に示す。【０１３９】
実施例３７
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、正孔注入材料にＨＴ−４を、アクセプター性化合物にＦ４−ＴＣＮＱを用い、アクセプター性化合物のドープ濃度が１０重量％となるように３０ｎｍ蒸着した。次に、正孔輸送層として化合物［１］を３０ｎｍ蒸着した。次に発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第１電子輸送層としてＥ−２を５ｎｍ蒸着し、さらに第２電子輸送層として電子輸送材料に化合物Ｅ−２を、ドナー性化合物としてセシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２０重量％（重量％に変更）になるようにして１５ｎｍの厚さに積層した。【０１４０】
次に、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧３．８Ｖ、外部量子効率５．２％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は３４６時間であった。【０１４１】
実施例３８、３９
正孔輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は実施例３７と同様にして、発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果は表３に示す。【０１４２】
実施例４０〜４８
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表４に記載した材料を用いて、実施例１６と同様に発光素子を作製し、評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定して行った。各実施例の結果を表４に示す。【０１４３】
実施例４９〜５１
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表４に記載した材料を用いて、実施例１９と同様に発光素子を作製し、評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定して行った。各実施例の結果を表４に示す。【０１４４】
比較例２２〜２４
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例１６と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。【０１４５】
比較例２５〜２７
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例１９と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。【０１４６】
比較例２８〜３０
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例２２と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。【０１４７】
比較例３１〜３３
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例２５と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。【０１４８】
比較例３４〜３９
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例２８と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。【０１４９】
比較例４０〜４２
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第１電子輸送層、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例３４と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。【０１５０】
比較例４３〜４５
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第１電子輸送層、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例３７と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。【０１５１】
比較例４６〜５４
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表６に記載した材料を用いて、実施例４０と同様に発光素子を作製し、評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定して行った。各実施例の結果を表６に示す。【０１５２】
比較例５５〜５７
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表６に記載した材料を用いて、実施例４９と同様に発光素子を作製し、評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定して行った。各実施例の結果を表６に示す。【０１５３】
実施例５２
ＩＴＯ透明導電膜を５０ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ−ＣＮ６を１０ｎｍ蒸着し、次に正孔輸送層として、化合物［２］を１２０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−３を、ドーパント材料に化合物Ｄ−３を用い、ドーパント材料のドープ濃度が１０重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第１電子輸送層としてＥ−５を５ｎｍ蒸着し、さらに第２電子輸送層として電子輸送材料に化合物Ｅ−５を、ドナー性化合物としてセシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２０重量％になるようにして１５ｎｍの厚さに積層した。【０１５４】
次に、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧５．０Ｖ、外部量子効率１０．２％の赤色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は６２０時間であった。【０１５５】
なお、Ｈ−３、Ｄ−３、Ｅ−５は以下に示す化合物である。【０１５６】
【化３１】
2012008281.tif 000033
【０１５７】
実施例５３
正孔注入層として、正孔注入材料にＨＴ−４を、アクセプター性化合物にＡ−１を用い、アクセプター性化合物のドープ濃度が１０重量％となるように３０ｎｍ蒸着し、正孔輸送層として化合物［２］を１００ｎｍ蒸着した以外は、実施例５２と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。なお、Ａ−１は以下に示す化合物である。【０１５８】
【化３２】
2012008281.tif 000034
【０１５９】
実施例５４
第一電子輸送層として、Ｅ−６を５ｎｍ蒸着し、第２電子輸送層として電子輸送材料にＥ−６を、ドナー性化合物として炭酸セシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２重量％になるように１５ｎｍ蒸着した以外は実施例５２と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。なお、Ｅ−６は以下に示す化合物である。【０１６０】
【化３３】
2012008281.tif 000035
【０１６１】
実施例５５
第一電子輸送層として、Ｅ−６を５ｎｍ蒸着し、第２電子輸送層として電子輸送材料にＥ−６を、ドナー性化合物として炭酸セシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２重量％になるように１５ｎｍ蒸着した以外は実施例５３と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。【０１６２】
比較例５８
正孔輸送層にＨＴ−２を用いた以外は実施例５２と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。【０１６３】
比較例５９
正孔輸送層にＨＴ−２を用いた以外は実施例５３と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。【０１６４】
比較例６０
正孔輸送層にＨＴ−２を用いた以外は実施例５４と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。【０１６５】
比較例６１
正孔輸送層にＨＴ−２を用いた以外は実施例５５と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。【０１６６】
【表１】
2012008281.tif 000036
【０１６７】
【表２−１】
2012008281.tif 000037
【０１６８】
【表２−２】
2012008281.tif 000038
【０１６９】
【表３−１】
2012008281.tif 000039
【０１７０】
【表３−２】
2012008281.tif 000040
【０１７１】
【表４】
2012008281.tif 000041
【０１７２】
【表５−１】
2012008281.tif 000042
【０１７３】
【表５−２】
2012008281.tif 000043
【０１７４】
【表６】
2012008281.tif 000044
【０１７５】
【表７】
2012008281.tif 000045
【符号の説明】
【０１７６】
１  陽極のエネルギーレベル（仕事関数）
２  正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位のエネルギーレベル
３  発光層のＨＯＭＯ準位のエネルギーレベル
４  陰極のエネルギーレベル（仕事関数）
５  発光層のＬＵＭＯ準位のエネルギーレベル
６  正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位のエネルギーレベル
７  陽極と正孔輸送層の界面を示す線
８  正孔輸送層と発光層の界面を示す線
９  発光層と陰極の界面を示す線
１１  陽極上の正孔
１２  正孔輸送材料に注入された正孔
１３  発光層に注入された正孔
１４  陰極上の電子
１５  発光層に注入された電子
１６  電子と正孔の再結合を示す線
１７  発光層のＬＵＭＯ準位と正孔輸送層のＬＵＭＯ準位のエネルギー差
【図１】
2012008281.tif 000048
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月28日(2013.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極の間に少なくとも正孔輸送層と電子輸送層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、該発光素子の正孔輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有し、電子輸送層がドナー性化合物を含有し、該ドナー性化合物がアルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩、またはアルカリ土類金属と有機物との錯体であり、前記正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層が存在し、正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成されているか、またはアクセプター性化合物を含有することを特徴とする発光素子。
【化１】
2012008281.tif 000049
（Ｒ１〜Ｒ２０は水素、重水素、アルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、アリール基、複素環基、ヘテロアリール基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、シアノ基、−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２４Ｒ２５およびシリル基からなる群より選ばれる。Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれアリール基またはヘテロアリール基である。これらの置換基はさらに置換されていてもよいし、隣り合う置換基同士でさらに環を形成していてもよい。Ｒ２１〜Ｒ２３はそれぞれ同じでも異なっていてもよくアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基からなる群より選ばれる。これらの置換基はさらに置換されていてもよい。）
【請求項２】
前記正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成されている請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
アクセプター性化合物が金属酸化物またはシアノ基含有化合物である請求項１または２記載の発光素子。
【請求項４】
前記電子輸送層がフェナントロリン誘導体を含有する請求項１〜３のいずれか記載の発光素子。
【請求項５】
前記電子輸送層がピレン骨格またはアントラセン骨格を有する化合物を含有する請求項１〜３のいずれか記載の発光素子。
【請求項６】
前記ピレン骨格またはアントラセン骨格を有する化合物が電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する請求項５記載の発光素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
陽極と陰極の間に少なくとも正孔輸送層と電子輸送層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、該発光素子の正孔輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有し、さらに電子輸送層がドナー性化合物を含有し、ドナー性化合物がアルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩、またはアルカリ土類金属と有機物との錯体であり、前記正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層が存在し、正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成されているか、またはアクセプター性化合物を含有することを特徴とする発光素子である。
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月5日(2013.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極の間に少なくとも正孔輸送層と電子輸送層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、該発光素子の正孔輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有し、電子輸送層がドナー性化合物を含有し、該ドナー性化合物がアルカリ金属と有機物との錯体であり、前記正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層が存在し、正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成されているか、またはアクセプター性化合物を含有することを特徴とする発光素子。
【化１】
2012008281.tif 000050
（Ｒ１〜Ｒ２０は水素、重水素、アルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、アリール基、複素環基、ヘテロアリール基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、シアノ基、−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２４Ｒ２５およびシリル基からなる群より選ばれる。Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれアリール基またはヘテロアリール基である。Ｒ１〜Ｒ２０、Ｒ２４およびＲ２５はさらに置換されていてもよいし、隣り合う基同士でさらに環を形成していてもよい。Ｒ２１〜Ｒ２３はそれぞれアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基からなる群より選ばれる。Ｒ２１〜Ｒ２３はさらに置換されていてもよい。）
【請求項２】
前記正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成されている請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
アクセプター性化合物が金属酸化物またはシアノ基含有化合物である請求項１または２記載の発光素子。
【請求項４】
前記電子輸送層がフェナントロリン誘導体を含有する請求項１〜３のいずれか記載の発光素子。
【請求項５】
前記電子輸送層がピレン骨格またはアントラセン骨格を有する化合物を含有する請求項１〜３のいずれか記載の発光素子。
【請求項６】
前記ピレン骨格またはアントラセン骨格を有する化合物が電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する請求項５記載の発光素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーを光に変換できる発光素子であって、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機および光信号発生器などの分野に利用可能な発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する際に発光するという有機薄膜発光素子の研究が、近年活発に行われている。この発光素子は、薄型でかつ低駆動電圧下での高輝度発光と、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が特徴であり、注目を集めている。
【０００３】
この研究は、コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって有機薄膜素子が高輝度に発光することを示して以来、多くの研究機関が検討を行っている。コダック社の研究グループが提示した有機薄膜発光素子の代表的な構成は、ＩＴＯガラス基板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層である８−ヒドロキシキノリンアルミニウム、そして陰極としてＭｇ：Ａｇを順次設けたものであり、１０Ｖ程度の駆動電圧で１,０００ｃｄ／ｍ２の緑色発光が可能であった（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
その後、多数の実用化検討がなされた結果、有機薄膜発光素子は、携帯電話のメインディスプレイなどに採用されるなど着実に実用化が進んでいる。しかし、まだ技術的な課題も多く、中でも素子の低電圧化と長寿命化の両立は大きな課題のひとつである。
【０００５】
素子の駆動電圧は、正孔や電子といったキャリアを発光層まで輸送するキャリア輸送材料に大きく左右される。このうち正孔を輸送する材料（正孔輸送材料）としてカルバゾール骨格を有する材料が知られている。（特許文献１〜６）
また電子輸送の観点から素子を低電圧化させる技術の一つとして、電子輸送層として用いられる材料にアルカリ金属をドープする技術が開示されている（特許文献７〜１１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３５４７号公報
【特許文献２】特開平９−２４９８７６号公報
【特許文献３】特開平１１−１４４８７６号公報
【特許文献４】特開２００８−２９４１６１号公報
【特許文献５】特開２００３−１３３０７５号公報
【特許文献６】韓国特許公開２００９−２８９４３号公報
【特許文献７】特開２０００−３４８８６４号公報
【特許文献８】特開２００４−２７７３７７号公報
【特許文献９】特開２００３−３４７０６０号公報
【特許文献１０】特開２００２−３５２９６１号公報
【特許文献１１】特開２００４−２２９７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】アプライド  フィジクス  レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ）（米国），１９８７年，５１巻，１２号，９１３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜６のような材料を用いただけでは、素子の発光効率、駆動電圧、耐久寿命が不十分であった。また特許文献７〜１１のような技術は確かに素子の低電圧化には効果があるが、やはり発光効率、耐久寿命が不十分であった。このように、低電圧駆動し、さらに耐久寿命も両立させる技術は未だ見出されていない。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、発光効率、駆動電圧、耐久寿命の全てを改善した有機薄膜発光素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
陽極と陰極の間に少なくとも正孔輸送層と電子輸送層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、該発光素子の正孔輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有し、さらに電子輸送層がドナー性化合物を含有し、ドナー性化合物がアルカリ金属と有機物との錯体であり、前記正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層が存在し、正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成されているか、またはアクセプター性化合物を含有することを特徴とする発光素子である。
【００１１】
【化１】
2012008281.tif 000051
【００１２】
Ｒ１〜Ｒ２０は水素、重水素、アルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、アリール基、複素環基、ヘテロアリール基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、シアノ基、−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２４Ｒ２５およびシリル基からなる群より選ばれる。Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれアリール基またはヘテロアリール基である。Ｒ１〜Ｒ２０、Ｒ２４およびＲ２５はさらに置換されていてもよいし、隣り合う基同士でさらに環を形成していてもよい。Ｒ２１〜Ｒ２３はそれぞれアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基からなる群より選ばれる。Ｒ２１〜Ｒ２３はさらに置換されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、低電圧駆動し、高い発光効率を有し、さらに十分な耐久寿命も兼ね備えた有機電界発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】有機エレクトロルミネッセンス素子内部の電荷のエネルギー状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
一般式（１）で表される化合物について詳細に説明する。
【００１６】
【化２】
2012008281.tif 000052
【００１７】
Ｒ１〜Ｒ２０は水素、重水素、アルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、アリール基、複素環基、ヘテロアリール基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、シアノ基、−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２４Ｒ２５およびシリル基からなる群より選ばれる。Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれアリール基またはヘテロアリール基である。Ｒ１〜Ｒ２０、Ｒ２４およびＲ２５はさらに置換されていてもよいし、隣り合う基同士でさらに環を形成していてもよい。Ｒ２１〜Ｒ２３はそれぞれアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基からなる群より選ばれる。Ｒ２１〜Ｒ２３はさらに置換されていてもよい。
【００１８】
これらの置換基のうちアルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、アリール基等を挙げることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキル基の炭素数は特に限定されないが、原料入手の容易性やコストの点から、通常１以上２０以下、より好ましくは１以上８以下の範囲である。さらにアルキル基の炭素数が大きいと正孔輸送性を阻害する恐れがあることおよび耐熱性が低下することから、さらに好ましくはメチル基、エチル基、ｔ−ブチル基である。
【００１９】
シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキル基部分の炭素数は特に限定されないが、通常、３以上２０以下の範囲である。また炭素数が大きい場合、正孔輸送性が阻害される恐れがあるのでより好ましくはシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル基である。
【００２０】
アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、アントラセニル基、ピレニル基、ターフェニル基などの芳香族炭化水素基を示す。アリール基は、さらに置換基を有していても有していなくてもよい。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アミノ基等を挙げることができる。アリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、６〜４０の範囲である。
【００２１】
複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、環状アミドなどの炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。複素環基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。
【００２２】
ヘテロアリール基とは、フラニル基、チオフェニル基、ピリジル基、キノリニル基、ピラジニル基、ナフチリジル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する環状芳香族基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基等を挙げることができる。ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、２〜３０の範囲である。ＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital、最高占有分子軌道）準位を浅くし、素子駆動電圧を低下させるという観点では、より好ましくはジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基である。
【００２３】
アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルケニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２〜２０の範囲である。
【００２４】
シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。
【００２５】
アルキニル基とは、例えば、エチニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２〜２０の範囲である。
【００２６】
アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのエーテル結合を介して脂肪族炭化水素基が結合した官能基を示し、この脂肪族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１以上２０以下の範囲である。さらにアルコキシ基の炭素数が大きいと正孔輸送性を阻害する恐れがあることから、より好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。
【００２７】
アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アルキルチオ基の炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルチオ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１以上２０以下の範囲である。
【００２８】
アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基など、エーテル結合を介した芳香族炭化水素基が結合した官能基を示し、芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。
【００２９】
アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アリールエーテル基における芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。
【００３０】
アミノ基は置換基を有していても有していなくてもよく、置換基としては例えばアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これらの置換基はさらに置換されていてもよい。
【００３１】
ホスフィンオキサイド基は、置換基を有していても有していなくてもよく、置換基としては例えばアリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これらの置換基はさらに置換されていてもよい。
【００３２】
シリル基とは、例えば、トリメチルシリル基などのケイ素原子への結合を有する官能基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。シリル基の炭素数は特に限定されないが、通常、３〜２０の範囲である。また、ケイ素数は、通常、１〜６である。
【００３３】
Ｒ１〜Ｒ２０は原料入手の容易さや、合成コスト、正孔輸送性・電子ブロック性・高い三重項準位の観点から、水素であるか、Ｒ３とＲ１８が水素以外の置換基であることが好ましい。Ｒ３とＲ１８が水素以外の置換基である場合、これらはそれぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基およびヘテロアリール基が好ましい。中でもアルキル基、アルコキシ基およびアリール基がより好ましい。また、Ｒ３とＲ１８のいずれか一方がＮ−フェニルカルバゾリル基であることによりカルバゾール４量体となっていることも好ましい。この場合、Ｎ−フェニルカルバゾリル基はさらにアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されていてもよい。これら置換基の説明は上述の通りである。
【００３４】
また、Ｒ２１〜Ｒ２３は原料入手の容易さや、合成コスト、正孔輸送性・電子ブロック性・高い三重項準位の観点から、アリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。Ｒ２１〜Ｒ２３がアリール基である場合は、特にフェニル基またはフルオレニル基が好ましい。
【００３５】
このような一般式（１）で表される化合物として、特に限定されないが、具体的には以下のような化合物が挙げられる。
【００３６】
【化３】
2012008281.tif 000053
【００３７】
【化４】
2012008281.tif 000054
【００３８】
【化５】
2012008281.tif 000055
【００３９】
【化６】
2012008281.tif 000056
【００４０】
【化７】
2012008281.tif 000057
【００４１】
【化８】
2012008281.tif 000058
【００４２】
【化９】
2012008281.tif 000059
【００４３】
【化１０】
2012008281.tif 000060
【００４４】
【化１１】
2012008281.tif 000061
【００４５】
【化１２】
2012008281.tif 000062
【００４６】
一般式（１）で表される化合物は公知の方法で製造できる。すなわち９位が置換されたカルバゾールのジブロモ体と、９位が置換されたカルバゾールのモノボロン酸との鈴木カップリング反応で容易に合成できるが、製造方法はこれに限定されない。
【００４７】
次に、本発明における発光素子の実施形態について例をあげて詳細に説明する。本発明の発光素子は、陽極、陰極、および該陽極と該陰極の間に少なくとも正孔輸送層と電子輸送層を含む。
【００４８】
このような発光素子における陽極と陰極の間の層構成は、正孔輸送層／発光層／電子輸送層からなる構成の他に、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層といった積層構成が挙げられる。また、上記各層は、それぞれ単一層、複数層のいずれでもよい。
【００４９】
一般式（１）で表される化合物は、発光素子において正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は、陽極から注入された正孔を発光層まで輸送する層である。正孔輸送層は１層であっても複数の層が積層されて構成されていてもどちらでもよい。一般式（１）で表される化合物は高い電子ブロック性能を有しているので、複数層からなる場合は、電子の侵入を防止するという観点から、一般式（１）で表される化合物を含有する正孔輸送層は発光層に直接接している方が好ましい。
【００５０】
正孔輸送層は一般式（１）で表される化合物のみから構成されていてもよいし、本発明の効果を損なわない範囲で他の材料が混合されていてもよい。この場合、用いられる他の材料としては、例えば、４，４’−ビス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（ＮＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ，Ｎ−ビス（４−ビフェニリル）アミノ）ビフェニル（ＴＢＤＢ），ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４−アミノフェニル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−１，１’−ビフェニル（ＴＰＤ２３２）といったベンジジン誘導体、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス（１−ナフチル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（１−ＴＮＡＴＡ）などのスターバーストアリールアミンと呼ばれる材料群、ビス（Ｎ−アリールカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが挙げられる。
【００５１】
次に本発明における電子輸送層について説明する。電子輸送層は、陰極から注入された電子を発光層まで輸送する層である。
【００５２】
電子輸送層に用いられる電子輸送材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、ピレンなどの縮合多環芳香族骨格を有する化合物やその誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、カルバゾール誘導体およびインドール誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（III）などのキノリノール錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体が挙げられる。駆動電圧を低減できることから、電子輸送材料は、炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素およびリンの中から選ばれる元素で構成され、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物を用いることが好ましい。
【００５３】
電子受容性窒素とは、隣接原子との間に多重結合を形成している窒素原子を表す。窒素原子が高い電子陰性度を有することから、該多重結合は電子受容的な性質を有し、電子輸送能に優れ、電子輸送層に用いることで発光素子の駆動電圧を低減できる。それゆえ、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環は、高い電子親和性を有する。電子受容性窒素を含むヘテロアリール環としては、例えば、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、キノリン環、キノキサリン環、ナフチリジン環、ピリミドピリミジン環、ベンゾキノリン環、フェナントロリン環、イミダゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンズイミダゾール環、フェナンスロイミダゾール環などが挙げられる。
【００５４】
これらのヘテロアリール環構造を有する化合物としては、例えば、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジンやターピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、キノキサリン誘導体およびナフチリジン誘導体、フェナントロリン誘導体などが好ましい化合物として挙げられる。これらの誘導体の中でも、電気化学的な安定性も考慮すると、ベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体がより好ましく、トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼンなどのイミダゾール誘導体、１，３−ビス［（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）１，３，４−オキサジアゾリル］フェニレンなどのオキサジアゾール誘導体、Ｎ−ナフチル−２，５−ジフェニル−１，３，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソクプロインや１，３−ビス（１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼンなどのフェナントロリン誘導体、２，２’−ビス（ベンゾ［ｈ］キノリン−２−イル）−９，９’−スピロビフルオレンなどのベンゾキノリン誘導体、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールなどのビピリジン誘導体、１，３−ビス（４’−（２，２’：６’２”−ターピリジニル））ベンゼンなどのターピリジン誘導体、ビス（１−ナフチル）−４−（１，８−ナフチリジン−２−イル）フェニルホスフィンオキサイドなどのナフチリジン誘導体が好ましい例として挙げられる。更に、複数のフェナントロリン骨格が、二重結合、三重結合、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素残基、置換もしくは無置換の芳香族複素環残基およびこれらが組み合わさったもの、のいずれかからなる連結ユニットで連結された１，３−ビス（１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼンなどのフェナントロリン誘導体が高い電子注入・輸送特性を有することから特に好ましい。
【００５５】
また、好ましい電子輸送材料として、縮合多環芳香族炭化水素を基本骨格として、上述の電子受容性窒素を含むヘテロアリール環を置換基として含有する化合物を挙げることができる。縮合多環芳香族炭化水素骨格を有していると、ガラス転移温度が向上すると共に、電子移動度も大きくなり発光素子の低電圧化の効果が大きいことから好ましく、さらに、安定な薄膜形成能を有することから素子耐久寿命が向上し、合成のし易さ、原料入手が容易であることを考慮すると、縮合多環芳香族炭化水素骨格はアントラセン骨格またはピレン骨格であることが特に好ましい。例えば、１，３位がアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されたピレン誘導体、１，３，７位がアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されたピレン誘導体、１，６位がアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されたピレン誘導体、１，１０位がアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されたアントラセン誘導体などが好ましい例として挙げられる。上記電子輸送材料は単独でも用いられるが、上記電子輸送材料の２種以上を混合して用いたり、その他の電子輸送材料の一種以上を上記の電子輸送材料に混合して用いても構わない。
【００５６】
さらに本発明における電子輸送層はドナー性化合物を含有する。このような電子輸送層と、一般式（１）で表される化合物を有する正孔輸送層と組み合わせた場合、低電圧駆動かつ高効率、長寿命の発光素子が得られる。
【００５７】
一般的に高効率発光かつ長寿命の発光素子を得るためには、電子と正孔を発光層内から漏らさず、再結合させる必要がある。したがって正孔輸送材料には陽極から正孔が円滑に注入され、発光層までスムーズに正孔を輸送する性能（正孔注入輸送性）の他、対向してくる電子をブロックし、発光層内に閉じこめる性能（電子ブロック性）が要求される。電子ブロック性が乏しい場合、電子が正孔輸送層内にまで侵入してしまい、発光効率の低下や正孔輸送材料の劣化を引き起こし、素子の耐久寿命が低下する。
【００５８】
電子ブロック性の違いは主に正孔輸送材料の持つＬＵＭＯ（lowest Unoccupied Molecular Orbital、最低非占有分子軌道）準位のエネルギーに起因する。すなわちＬＵＭＯ準位のエネルギーレベルが浅ければ浅いほど、その正孔輸送材料の電子親和力は小さくなり、正孔輸送材料への電子の侵入を防ぎやすくなる。このように、浅いエネルギーレベルのＬＵＭＯ準位を有する正孔輸送材料は、優れた電子ブロック性を有すると考えられる。
【００５９】
さらに詳細に説明する。図１は有機エレクトロルミネッセンス素子内部の電荷のエネルギー状態を単純に図示したものである。話を単純化するため、電子輸送層は省略し正孔輸送層と発光層からなる２層型の素子を示す。１は陽極のエネルギーレベル（仕事関数）、２は正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位のエネルギーレベル、３は発光層のＨＯＭＯ準位のエネルギーレベルを表す。４は陰極のエネルギーレベル（仕事関数）、５は発光層のＬＵＭＯ準位のエネルギーレベル、６は正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位のエネルギーレベルを表す。７は陽極と正孔輸送層の界面を示す線、８は正孔輸送層と発光層の界面を示す線、９は発光層と陰極の界面を示す線である。１１は陽極上の正孔、１２は正孔輸送材料に注入された正孔、１３は発光層に注入された正孔を表す。１４は陰極上の電子、１５は発光層に注入された電子を表す。１６は電子と正孔の再結合を示す線、１７は発光層のＬＵＭＯ準位と正孔輸送層のＬＵＭＯ準位のエネルギー差を表す。エネルギー準位が浅い、深いとは、例えばＬＵＭＯ準位で言えば、図１の５が図の上方なる方向が浅い、下方になることが深いことを意味する。
【００６０】
陽極、陰極間に電圧を印加すると、陽極上の正孔１１が正孔輸送層のＨＯＭＯ準位２に注入される。同様に陰極上の電子１４が発光層のＬＵＭＯ準位５に注入される。さらに印加された電圧にしたがい、正孔１２、電子１５は対極へ向かって移動する。さらに正孔１２は発光層に注入され、発光層内で正孔１３と電子１５が再結合し、発光材料の励起状態が生成する。この励起状態が光を放出するのを利用するのが有機エレクトロルミネッセンス素子のごく基本的な動作機構である。理想は発光層内で正孔と電子が１：１で再結合することであるが、現実にはどちらかのキャリアが過剰である場合が多い。電子が過剰な場合を考えると、再結合に関与しない電子は発光層からさらに、発光層のＬＵＭＯ準位と正孔輸送層のＬＵＭＯ準位のエネルギー差１７（すなわち電子注入障壁）を乗り越え、正孔輸送層へ侵入していくものと考えられる。その際、正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位６が深ければ深いほど、言い換えると１７で表される電子注入障壁が小さければ小さいほど、電子が正孔輸送層へ侵入しやすい。逆にＬＵＭＯ準位６が浅ければ浅いほど、言い換えると電子注入障壁１７が大きければ大きいほど、電子が正孔輸送層へ侵入しにくく電子ブロック性が高いということができる。したがってこの発光層のＬＵＭＯ準位と正孔輸送層のＬＵＭＯ準位のエネルギー差１７が上述した正孔輸送材料の電子ブロック性に大きく関与していることになる。
【００６１】
従来の正孔輸送材料は良好な正孔注入輸送性を有しているものは多いが、電子ブロック性が不十分であるものがほとんどであった。これは、図１中の正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位６が深く、電子注入障壁１７が小さいことに起因する。例えば従来よく用いられるベンジジン系の正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位に関しては、ＨＯＭＯ準位のエネルギーレベルは概ね５．３〜５．４ｅＶであり、さらにＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ間のエネルギーギャップは概ね３．０ｅＶ前後であることを考慮すると、２．３〜２．４ｅＶのＬＵＭＯ準位を有していることになる。これに対し、一般式（１）で表される化合物のＨＯＭＯ準位は概ね５．３〜５．４ｅＶであり、エネルギーギャップが３．３ｅＶ前後とワイドギャップである。したがって、従来材料より浅い２．０〜２．１ｅＶのＬＵＭＯ準位を有しており、高い電子ブロック性を有しているといえる。なお、ここでいうＬＵＭＯ準位は、大気中光電子分光装置ＡＣ−２（理研計器社製）で測定したイオン化ポテンシャルをＨＯＭＯ準位とし、この値に、蒸着膜のＵＶ吸収端の波長から見積もったエネルギーギャップの値を足し併せた数値である。以後、記載中のＨＯＭＯ準位、エネルギーギャップ、ＬＵＭＯ準位はすべて同様の方法で得られた値である。
【００６２】
上記の内容を考慮すると、ドナー性化合物を含有する電子輸送層を用いて電子注入輸送性を向上させ、素子を低電圧駆動させようとした場合、発光層内が電子過剰となり、その電子は正孔輸送層まで侵入しようとする。しかし、一般式（１）で表される化合物は上記の通り高い電子ブロック性を有するため、正孔輸送層内への電子の侵入を防ぐことができる。こうして、ドナー性化合物を含有する電子輸送層による低電圧駆動の効果を享受しつつ、高発光効率および長寿命の発光素子が得られるものと考えられる。
【００６３】
一方、従来の正孔輸送材料としてビスカルバゾール誘導体も知られているが、これらの化合物のＨＯＭＯ準位は概ね５．５〜５．６ｅＶ程度であり、エネルギーギャップは３．３ｅＶ程度である。これらの結果、ビスカルバゾール誘導体群のＬＵＭＯ準位は概ね２．２〜２．３ｅＶ程度であり、やはり一般式（１）で表される化合物に比べ深い。このため、ビスカルバゾール誘導体も電子ブロック性は乏しいと考えられる。また、ビスカルバゾール誘導体は一般式（１）で表される化合物に比べＨＯＭＯ準位も深く、陽極からの正孔注入のしやすさという観点でも、一般式（１）で表される化合物のほうが優れていると言える。
【００６４】
本発明におけるドナー性化合物とは電子注入障壁の改善により、陰極または電子注入層からの電子輸送層への電子注入を容易にし、さらに電子輸送層の電気伝導性を向上させる化合物である。
【００６５】
本発明におけるドナー性化合物の好ましい例としては、アルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩またはアルカリ土類金属と有機物との錯体などが挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属の好ましい種類としては、低仕事関数で電子輸送能向上の効果が大きいリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムといったアルカリ金属や、マグネシウム、カルシウム、セリウム、バリウムといったアルカリ土類金属が挙げられる。
【００６６】
また、真空中での蒸着が容易で取り扱いに優れることから、金属単体よりも無機塩、あるいは有機物との錯体の状態であることが好ましい。さらに、大気中での取扱を容易にし、添加濃度の制御のし易さの点で、有機物との錯体の状態にあることがより好ましい。無機塩の例としては、LiO、Li2O等の酸化物、窒化物、LiF、NaF、KF等のフッ化物、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3等の炭酸塩などが挙げられる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の好ましい例としては、大きな低電圧駆動効果が得られるという観点ではリチウム、セシウムが挙げられる。また、有機物との錯体における有機物の好ましい例としては、キノリノール、ベンゾキノリノール、ピリジルフェノール、フラボノール、ヒドロキシイミダゾピリジン、ヒドロキシベンズアゾール、ヒドロキシトリアゾールなどが挙げられる。中でも、より発光素子の低電圧化の効果が大きいという観点ではアルカリ金属と有機物との錯体が好ましく、さらに合成のしやすさ、熱安定性という観点からリチウムと有機物との錯体がより好ましく、比較的安価で入手できるリチウムキノリノールが特に好ましい。
【００６７】
また電子輸送層は２種以上のドナー性化合物を含んでいてもよい。好適なドーピング濃度は材料やドーピング領域の膜厚によっても異なるが、有機化合物とドナー性化合物の重量％比が１００：１〜１：１００の範囲が好ましく、１０：１〜１：１０がより好ましい。
【００６８】
さらにこのようなドナー性化合物を含有する電子輸送層を単層で電子輸送層として用いてもよいし、電子輸送層を２層に分けて発光層に接する方を第１電子輸送層、接しない方を第２電子輸送層としたとき、第１電子輸送層はドナー性化合物を含まない層、第２電子輸送層はドナー性化合物を含む層として使い分けてもよいが、ドナー性化合物がアルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいはそれらの酸化物、窒化物フッ化物、炭酸塩といった無機材料の場合、これらを含有する層が発光層に直接接していると、発光層が消光作用を受けて発光効率が低下する懸念があるので、ドナー性化合物を含有しない層を第１電子輸送とした構成のほうが好ましい。またこの場合、電子輸送材料は同じでも異なっていてもよい。
【００６９】
また、本発明におけるドナー性化合物を含有する電子輸送層は、複数の発光素子を連結するタンデム構造型素子における電荷発生層にも好適に用いられる。
【００７０】
ドナー性化合物と組み合わせる電子輸送材料は、上述したような電子受容性窒素を含有する材料が好適に用いられる他、電子受容性窒素を含有していない材料であってもドナー性化合物添加によって導電性や電子注入輸送性が向上するのであれば用いることができ、好ましい例としてアントラセン骨格、ピレン骨格を有する化合物が挙げられる。
【００７１】
このようなドナー性化合物と組み合わせる電子輸送材料としては特に限定されないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【００７２】
【化１３】
2012008281.tif 000063
【００７３】
【化１４】
2012008281.tif 000064
【００７４】
【化１５】
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【００７５】
【化１６】
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【００７６】
【化１７】
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【００７７】
【化１８】
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【００７８】
【化１９】
2012008281.tif 000069
【００７９】
正孔注入層は陽極と正孔輸送層の間に挿入される層である。正孔注入層は１層であっても複数の層が積層されていてもどちらでもよい。一般式（１）で表される化合物を含有する正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層が存在すると、より低電圧駆動し、耐久寿命も向上するだけでなく、さらに素子のキャリアバランスが向上して発光効率も向上するため好ましい。
【００８０】
正孔注入層に用いられる材料は特に限定されないが、例えば、４，４’−ビス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（ＮＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ，Ｎ−ビス（４−ビフェニリル）アミノ）ビフェニル（ＴＢＤＢ），ビス（Ｎ,Ｎ’−ジフェニル−４−アミノフェニル) −Ｎ,Ｎ−ジフェニル−４,４’−ジアミノ−１,１’−ビフェニル（ＴＰＤ２３２）といったベンジジン誘導体、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス（１−ナフチル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（１−ＴＮＡＴＡ）などのスターバーストアリールアミンと呼ばれる材料群、ビス（Ｎ−アリールカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが用いられる。また、一般式（１）で表される化合物を用いることもできる。中でも一般式（１）で表される化合物より浅いＨＯＭＯ準位を有し、陽極から正孔輸送層へ円滑に正孔を注入輸送するという観点からベンジジン誘導体、スターバーストアリールアミン系材料群がより好ましく用いられる。
【００８１】
これらの材料は単独で用いてもよいし、２種以上の材料を混合して用いてもよい。また、複数の材料を積層して正孔注入層としてもよい。さらにこの正孔注入層が、アクセプター性化合物単独で構成されているか、または上記のような正孔注入材料にアクセプター性化合物をドープして用いると、上述した効果がより顕著に得られるのでより好ましい。アクセプター性化合物とは、単層膜として用いる場合は接している正孔輸送層と、ドープして用いる場合は正孔注入層を構成する材料と電荷移動錯体を形成する材料である。このような材料を用いると正孔注入層の導電性が向上し、より素子の駆動電圧低下に寄与し、発光効率の向上、耐久寿命向上といった効果が得られる。
【００８２】
アクセプター性化合物の例としては、塩化鉄（III）、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、塩化アンチモンのような金属塩化物、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ルテニウムのような金属酸化物、トリス（４−ブロモフェニル）アミニウムヘキサクロロアンチモネート（ＴＢＰＡＨ）のような電荷移動錯体が挙げられる。また分子内にニトロ基、シアノ基、ハロゲンまたはトリフルオロメチル基を有する有機化合物や、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレンなども好適に用いられる。これらの化合物の具体的な例としては、ヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ−ＣＮ６）、ｐ−フルオラニル、ｐ−クロラニル、ｐ−ブロマニル、ｐ−ベンゾキノン、２，６−ジクロロベンゾキノン、２，５−ジクロロベンゾキノン、テトラメチルベンゾキノン、１，２，４，５−テトラシアノベンゼン、ｏ−ジシアノベンゼン、ｐ−ジシアノベンゼン、１，４−ジシアノテトラフルオロベンゼン、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノベンゾキノン、ｐ−ジニトロベンゼン、ｍ−ジニトロベンゼン、ｏ−ジニトロベンゼン、ｐ−シアノニトロベンゼン、ｍ−シアノニトロベンゼン、ｏ−シアノニトロベンゼン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジクロロナフトキノン、１−ニトロナフタレン、２−ニトロナフタレン、１，３−ジニトロナフタレン、１，５−ジニトロナフタレン、９−シアノアントラセン、９−ニトロアントラセン、９，１０−アントラキノン、１，３，６，８−テトラニトロカルバゾール、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，３，５，６−テトラシアノピリジン、マレイン酸無水物、フタル酸無水物、Ｃ６０、およびＣ７０、以下の化合物群などが挙げられる。
【００８３】
【化２０】
2012008281.tif 000070
【００８４】
【化２１】
2012008281.tif 000071
【００８５】
これらの中でも、金属酸化物やシアノ基含有化合物が取り扱いやすく、蒸着もしやすいことから、容易に上述した効果が得られるので好ましい。好ましい金属酸化物の例としては酸化モリブデン、酸化バナジウム、または酸化ルテニウムがあげられる。シアノ基含有化合物の中では、（ａ）分子内に、シアノ基の窒素原子以外に少なくとも１つの電子受容性窒素を有し、さらにシアノ基を有する化合物、（ｂ）分子内にハロゲンとシアノ基の両方を有している化合物、（ｃ）分子内にカルボニル基とシアノ基の両方を有している化合物、または（ｄ）シアノ基の窒素原子以外の電子受容性窒素、ハロゲンおよびシアノ基のすべてを有する化合物が強い電子アクセプターとなるためより好ましい。正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成される場合、または正孔注入層にアクセプター性化合物がドープされている場合のいずれの場合も、正孔注入層は１層であってもよいし、複数の層が積層されて構成されていてもよい。アクセプター性化合物がドープされている場合の好適なドーピング濃度は材料やドーピング領域の膜厚によっても異なるが、５０重量％以下が好ましく、１０重量％以下がより好ましい。
【００８６】
陽極は、正孔を有機層に効率よく注入できる材料であれば特に限定されないが、比較的仕事関数の大きい材料を用いるのが好ましい。陽極の材料としては、例えば、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）などの導電性金属酸化物、あるいは金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロールおよびポリアニリンなどの導電性ポリマーなどが挙げられる。これらの電極材料は、単独で用いてもよいが、複数の材料を積層または混合して用いてもよい。
【００８７】
陽極の抵抗は、発光素子の発光に十分な電流が供給できればよいが、発光素子の消費電力の点からは低抵抗であることが望ましい。例えば、抵抗が３００Ω／□以下であれば電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度のＩＴＯ基板の供給も可能になっていることから、１００Ω／□以下の低抵抗品を使用することが特に望ましい。陽極の厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶことができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられることが多い。
【００８８】
また、発光素子の機械的強度を保つために、陽極を基板上に形成することが好ましい。基板は、ソーダガラスや無アルカリガラスなどのガラス基板が好適に用いられる。ガラス基板の厚みは、機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、ＳｉＯ２などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することもできる。さらに、陽極が安定に機能するのであれば、基板はガラスである必要はなく、例えば、プラスチック基板上に陽極を形成しても良い。陽極の形成方法は、特に制限されず、例えば、電子線ビーム法、スパッタリング法および化学反応法などを用いることができる。
【００８９】
陰極に用いられる材料は、電子を有機層に効率良く注入できる物質であれば特に限定されないが、白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウムおよびマグネシウムならびにこれらの合金などが挙げられる。電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためには、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかしながら、これらの低仕事関数金属は、一般に大気中で不安定であることが多いため、有機層に微量（真空蒸着の膜厚計表示で１ｎｍ以下）のリチウムやマグネシウムをドーピングして安定性の高い電極を得る方法が好ましい例として挙げることができる。また、フッ化リチウムのような無機塩の使用も可能である。さらに、電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、シリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などの有機高分子化合物を積層することが、好ましい例として挙げられる。陰極の形成方法は、特に制限されず、例えば、抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなどを用いることができる。
【００９０】
発光層は単一層、複数層のどちらでもよく、それぞれ発光材料（ホスト材料、ドーパント材料）により形成され、これはホスト材料とドーパント材料との混合物であっても、ホスト材料単独であっても、いずれでもよい。すなわち、本発明の発光素子では、各発光層において、ホスト材料もしくはドーパント材料のみが発光してもよいし、ホスト材料とドーパント材料がともに発光してもよい。電気エネルギーを効率よく利用し、高色純度の発光を得るという観点からは、発光層はホスト材料とドーパント材料の混合からなることが好ましい。また、ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれでもよい。ドーパント材料は積層されていても、分散されていても、いずれでもよい。ドーパント材料は発光色の制御ができる。ドーパント材料の量は、多すぎると濃度消光現象が起きるため、ホスト材料に対して２０重量％以下で用いることが好ましく、さらに好ましくは１０重量％以下である。ドーピング方法は、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。
【００９１】
発光材料は、具体的には、以前から発光体として知られていたアントラセンやピレンなどの縮合環誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウムを始めとする金属キレート化オキシノイド化合物、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体などが使用できるが特に限定されるものではない。
【００９２】
発光材料に含有されるホスト材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、トリフェニレン、ペリレン、フルオランテン、フルオレン、インデンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンなどの芳香族アミン誘導体、トリス（８−キノリナート）アルミニウム（III）をはじめとする金属キレート化オキシノイド化合物、ジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピロロピロール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、トリアジン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体などが使用できるが特に限定されるものではない。またドーパント材料には、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、クリセン、トリフェニレン、ペリレン、フルオランテン、フルオレン、インデンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体（例えば２−（ベンゾチアゾール−２−イル）−９，１０−ジフェニルアントラセンや５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセンなど）、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、９−シラフルオレン、９，９’−スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピリジン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどのヘテロアリール環を有する化合物やその誘導体、ボラン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、４，４’−ビス（２−（４−ジフェニルアミノフェニル）エテニル）ビフェニル、４，４’−ビス（Ｎ−（スチルベン−４−イル）−Ｎ−フェニルアミノ）スチルベンなどのアミノスチリル誘導体、芳香族アセチレン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、ピロメテン誘導体、ジケトピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−９−（２’−ベンゾチアゾリル）キノリジノ［９，９ａ，１−ｇｈ］クマリンなどのクマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体およびＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などを用いることができる。
【００９３】
また発光層にリン光発光材料が含まれていてもよい。リン光発光材料とは、室温でもリン光発光を示す材料である。ドーパントしては基本的に室温でもリン光発光が得られる必要があるが、特に限定されるものではなく、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）、及びレニウム（Ｒｅ）からなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む有機金属錯体化合物であることが好ましい。中でも室温でも高いリン光発光収率を有するという観点から、イリジウム、もしくは白金を有する有機金属錯体がより好ましい。リン光発光材料のホストとしては、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ピリジン、ピリミジン、トリアジン骨格を有する含窒素芳香族化合物誘導体、ポリアリールベンゼン誘導体、スピロフルオレン誘導体、トルキセン誘導体といった芳香族炭化水素化合物誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体といったカルコゲン元素を含有する化合物、ベリリウムキノリノール錯体といった有機金属錯体などが好適に用いられるが、基本的に用いるドーパントよりも三重項エネルギーが大きく、電子、正孔がそれぞれの輸送層から円滑に注入され、また輸送するものであればこれらに限定されるものではない。また２種以上の三重項発光ドーパントが含有されていてもよいし、２種以上のホスト材料が含有されていてもよい。さらに１種以上の三重項発光ドーパントと１種以上の蛍光発光ドーパントが含有されていてもよい。
【００９４】
好ましいリン光発光性ホストまたはドーパントとしては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【００９５】
【化２２】
2012008281.tif 000072
【００９６】
【化２３】
2012008281.tif 000073
【００９７】
一般式（１）で表される化合物は、良好な正孔注入輸送特性、高い電子ブロック性能に加え、高い三重項準位も有している。そのため、リン光発光層と一般式（１）で表される化合物を含有する正孔輸送層を組み合わせた場合、リン光発光層から正孔輸送層への三重項エネルギー移動が抑制され、正孔輸送層でのリン光エネルギーの熱失活を防止することができる。このため発光効率低下を防ぐことができ、なおかつ低電圧駆動、長寿命の発光素子が得られるので好ましい。
【００９８】
本発明において、陰極と電子輸送層の間に電子注入層を設けてもよい。一般的に電子注入層は陰極から電子輸送層への電子の注入を助ける目的で挿入されるが、挿入する場合は、上述した電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物をそのまま用いてもよいし、上記のドナー性化合物を含有する層を用いてもよい。また電子注入層に絶縁体や半導体の無機物を用いることもできる。これらの材料を用いることで発光素子の短絡を有効に防止して、かつ電子注入性を向上させることができるので好ましい。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲナイド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点でより好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｓ及びＮａ２Ｓｅが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２及びＢｅＦ２等のフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。さらに有機物と金属の錯体も好適に用いられる。電子注入層に絶縁体、半導体の無機物を使用する場合は、膜厚を厚くしすぎると、発光素子が絶縁化してしまう、あるいは駆動電圧が高くなってしまうといった問題が生じることがある。すなわち、電子注入層の膜厚マージンがせまく発光素子作製時の歩留まり低下を招く恐れがあるが、電子注入層に有機物と金属の錯体を用いる場合は膜厚調整が容易であるのでより好ましい。このような有機金属錯体の例としては有機物との錯体における有機物の好ましい例としては、キノリノール、ベンゾキノリノール、ピリジルフェノール、フラボノール、ヒドロキシイミダゾピリジン、ヒドロキシベンズアゾール、ヒドロキシトリアゾールなどが挙げられる。中でも、アルカリ金属と有機物との錯体が好ましく、リチウムと有機物との錯体がより好ましく、リチウムキノリノールが特に好ましい。
【００９９】
本発明の発光素子は、電気エネルギーを光に変換できる機能を有する。ここで電気エネルギーとしては主に直流電流が使用されるが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力や寿命を考慮すると、できるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるよう選ばれるべきである。
【０１００】
本発明の発光素子は、例えば、マトリクスおよび／またはセグメント方式で表示するディスプレイとして好適に用いられる。
【０１０１】
マトリクス方式とは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置され、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法は、線順次駆動方法やアクティブマトリクスのどちらでもよい。線順次駆動はその構造が簡単であるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリクスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
【０１０２】
本発明におけるセグメント方式とは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、このパターンの配置によって決められた領域を発光させる方式である。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などが挙げられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
【０１０３】
本発明の発光素子は、各種機器等のバックライトとしても好ましく用いられる。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が検討されているパソコン用途のバックライトに本発明の発光素子は好ましく用いられ、従来のものより薄型で軽量なバックライトを提供できる。
【実施例】
【０１０４】
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、下記の各実施例にある化合物の番号は上記に記載した化合物の番号を指すものである。また表１〜表７中の第１電子輸送層とは発光層に接している電子輸送層であり、第２電子輸送層とは発光層に接しておらず、第１電子輸送層にさらに積層された電子輸送層を指す。ただし第１電子輸送層「なし」の場合、電子輸送層が第２電子輸送層のみで構成されており、第２電子輸送層が発光層に接している。
【０１０５】
比較例１
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、正孔輸送層として、化合物［１］を６０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第２電子輸送層として、電子輸送材料に化合物Ｅ−１を、ドナー性化合物としてＬｉｑを用い、ドープ濃度が５０重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに積層した。
【０１０６】
次に、電子注入層としてＬｉｑを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧４．８Ｖ、外部量子効率４．１％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は１５４時間であった。なお化合物Ｈ−１、Ｄ−１、Ｅ−１、Ｌｉｑは以下に示す化合物である。
【０１０７】
【化２４】
2012008281.tif 000074
【０１０８】
比較例２〜６
正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表１に記載した材料を用いて、比較例１と同様にして発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果は表１に示した。なおＥ−２は以下に示す化合物である。
【０１０９】
【化２５】
2012008281.tif 000075
【０１１０】
比較例７
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、正孔輸送層として、化合物［１］を６０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第１電子輸送層としてＥ−２を５ｎｍ蒸着し、さらに第２電子輸送層として電子輸送材料に化合物Ｅ−２を、ドナー性化合物としてセシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２０重量％になるようにして１５ｎｍの厚さに積層した。
【０１１１】
次に、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧４．６Ｖ、外部量子効率４．２％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は１３０時間であった。
【０１１２】
比較例８、９
正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第１電子輸送層、第２電子輸送層として表１に記載した材料を用いて、比較例７と同様にして発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表１に示す。
【０１１３】
比較例１０〜１２
正孔輸送層に表１に記載した化合物を用い、発光層ホスト材料にＨ−２、発光層ドーパント材料にＤ−２を用い、ドープ濃度を１０重量％とした以外は比較例１と同様に発光素子を作製し評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定し行った各比較例の結果を表１に示す。またＨ−２、Ｄ−２は以下に示す化合物である。
【０１１４】
【化２６】
2012008281.tif 000076
【０１１５】
比較例１３〜１５
正孔輸送層に表１に記載した化合物を用い、発光層ホスト材料にＨ−２、発光層ドーパント材料にＤ−２を用い、ドープ濃度を１０重量％とした以外は比較例７と同様に発光素子を作製し評価した。各比較例の結果を表１に示す。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定し行った。
【０１１６】
比較例１６
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、正孔輸送層として、化合物［１］を６０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第２電子輸送層として、電子輸送材料に化合物Ｅ−１を、２０ｎｍの厚さに蒸着した。
【０１１７】
次に、電子注入層としてＬｉｑを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧６．０Ｖ、外部量子効率３．２％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は８４時間であった。
【０１１８】
比較例１７〜２１
正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表２に記載した材料を用いて、比較例１６と同様にして発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表２に示す。
【０１１９】
比較例２２〜２７
正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表２に記載した材料を用いて、比較例１と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表２に示す。なおＨＴ−１、ＨＴ−２、ＨＴ−３は以下に示す化合物である。
【０１２０】
【化２７】
2012008281.tif 000077
【０１２１】
比較例２８〜３０
正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第１電子輸送層、第２電子輸送層として表２に記載した材料を用いて、比較例７と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表２に示す。
【０１２２】
比較例３１〜３３
正孔輸送層に表２に記載した化合物を用い、発光層ホスト材料にＨ−２、発光層ドーパント材料にＤ−２を用いて、比較例１０と同様に発光素子を作製し評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定し行った。各比較例の結果を表２に示す。
【０１２３】
比較例３４〜３６
正孔輸送層に表２に記載した化合物を用い、発光層ホスト材料にＨ−２、発光層ドーパント材料にＤ−２を用いて、比較例１３と同様に発光素子を作製し評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定し行った。各比較例の結果を表２に示す。
【０１２４】
実施例１
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層としてアクセプター性化合物であるＨＡＴ−ＣＮ６を１０ｎｍ蒸着し，次に正孔輸送層として、化合物［１］を５０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第２電子輸送層として、電子輸送材料に化合物Ｅ−１を、ドナー性化合物としてＬｉｑを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が５０重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに積層した。
【０１２５】
次に、電子注入層としてＬｉｑを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧４．０Ｖ、外部量子効率５．５％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は３６１時間であった。なおＨＡＴ−ＣＮ６は以下に示す化合物である。
【０１２６】
【化２８】
2012008281.tif 000078
【０１２７】
実施例２、３
正孔輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は実施例１と同様にして、発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果は表３に示す。
【０１２８】
実施例４
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として正孔注入材料にＨＴ−４を、アクセプター性化合物にＦ４−ＴＣＮＱを用い、アクセプター性化合物のドープ濃度が１０重量％となるように３０ｎｍ蒸着した。次に正孔輸送層として、化合物［１］を３０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第２電子輸送層として、電子輸送材料に化合物Ｅ−１を、ドナー性化合物としてＬｉｑを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が５０重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに積層した。
【０１２９】
次に、電子注入層としてＬｉｑを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧４．１Ｖ、外部量子効率５．３％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は３６８時間であった。なおＨＴ−４，Ｆ４−ＴＣＮＱは以下に示す化合物である。
【０１３０】
【化２９】
2012008281.tif 000079
【０１３１】
実施例５、６
正孔輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は実施例４と同様にして、発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果は表３に示す。
【０１３２】
実施例７〜９
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表３に記載した材料を用いて、実施例１と同様に発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果を表３に示す。
【０１３３】
実施例１０〜１２
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表３に記載した材料を用いて、実施例４と同様に発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果を表３に示す。
【０１３４】
実施例１３〜１８
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表３に記載した材料を用いて、実施例１と同様に発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果を表３に示す。なおＥ−３、Ｅ−４は以下に示す化合物である。
【０１３５】
【化３０】
2012008281.tif 000080
【０１３６】
比較例３７
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ−ＣＮ６を１０ｎｍ蒸着し、次に正孔輸送層として、化合物［１］を５０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第１電子輸送層としてＥ−２を５ｎｍ蒸着し、さらに第２電子輸送層として電子輸送材料に化合物Ｅ−２を、ドナー性化合物としてセシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２０重量％（重量％に変更）になるようにして１５ｎｍの厚さに積層した。
【０１３７】
次に、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧３．７Ｖ、外部量子効率５．２％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は３４５時間であった。
【０１３８】
比較例３８、３９
正孔輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は比較例３７と同様にして、発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果は表３に示す。
【０１３９】
比較例４０
ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、正孔注入材料にＨＴ−４を、アクセプター性化合物にＦ４−ＴＣＮＱを用い、アクセプター性化合物のドープ濃度が１０重量％となるように３０ｎｍ蒸着した。次に、正孔輸送層として化合物［１］を３０ｎｍ蒸着した。次に発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−１を、ドーパント材料に化合物Ｄ−１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第１電子輸送層としてＥ−２を５ｎｍ蒸着し、さらに第２電子輸送層として電子輸送材料に化合物Ｅ−２を、ドナー性化合物としてセシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２０重量％（重量％に変更）になるようにして１５ｎｍの厚さに積層した。
【０１４０】
次に、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧３．８Ｖ、外部量子効率５．２％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は３４６時間であった。
【０１４１】
比較例４１、４２
正孔輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は比較例４０と同様にして、発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果は表３に示す。
【０１４２】
実施例１９〜２７
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表４に記載した材料を用いて、実施例１と同様に発光素子を作製し、評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定して行った。各実施例の結果を表４に示す。
【０１４３】
実施例２８〜３０
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表４に記載した材料を用いて、実施例４と同様に発光素子を作製し、評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定して行った。各実施例の結果を表４に示す。
【０１４４】
比較例４３〜４５
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例１と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
【０１４５】
比較例４６〜４８
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例４と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
【０１４６】
比較例４９〜５１
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例７と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
【０１４７】
比較例５２〜５４
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例１０と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
【０１４８】
比較例５５〜６０
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例１３と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
【０１４９】
比較例６１〜６３
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第１電子輸送層、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、比較例３７と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
【０１５０】
比較例６４〜６６
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第１電子輸送層、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、比較例４０と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
【０１５１】
比較例６７〜７５
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表６に記載した材料を用いて、実施例１９と同様に発光素子を作製し、評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定して行った。各実施例の結果を表６に示す。
【０１５２】
比較例７６〜７８
正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表６に記載した材料を用いて、実施例２８と同様に発光素子を作製し、評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定して行った。各実施例の結果を表６に示す。
【０１５３】
比較例７９
ＩＴＯ透明導電膜を５０ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ−ＣＮ６を１０ｎｍ蒸着し、次に正孔輸送層として、化合物［２］を１２０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ−３を、ドーパント材料に化合物Ｄ−３を用い、ドーパント材料のドープ濃度が１０重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第１電子輸送層としてＥ−５を５ｎｍ蒸着し、さらに第２電子輸送層として電子輸送材料に化合物Ｅ−５を、ドナー性化合物としてセシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２０重量％になるようにして１５ｎｍの厚さに積層した。
【０１５４】
次に、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧５．０Ｖ、外部量子効率１０．２％の赤色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は６２０時間であった。
【０１５５】
なお、Ｈ−３、Ｄ−３、Ｅ−５は以下に示す化合物である。
【０１５６】
【化３１】
2012008281.tif 000081
【０１５７】
比較例８０
正孔注入層として、正孔注入材料にＨＴ−４を、アクセプター性化合物にＡ−１を用い、アクセプター性化合物のドープ濃度が１０重量％となるように３０ｎｍ蒸着し、正孔輸送層として化合物［２］を１００ｎｍ蒸着した以外は、比較例７９と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。なお、Ａ−１は以下に示す化合物である。
【０１５８】
【化３２】
2012008281.tif 000082
【０１５９】
比較例８１
第一電子輸送層として、Ｅ−６を５ｎｍ蒸着し、第２電子輸送層として電子輸送材料にＥ−６を、ドナー性化合物として炭酸セシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２重量％になるように１５ｎｍ蒸着した以外は比較例７９と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。なお、Ｅ−６は以下に示す化合物である。
【０１６０】
【化３３】
2012008281.tif 000083
【０１６１】
比較例８２
第一電子輸送層として、Ｅ−６を５ｎｍ蒸着し、第２電子輸送層として電子輸送材料にＥ−６を、ドナー性化合物として炭酸セシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２重量％になるように１５ｎｍ蒸着した以外は比較例８０と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。
【０１６２】
比較例８３
正孔輸送層にＨＴ−２を用いた以外は比較例７９と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。
【０１６３】
比較例８４
正孔輸送層にＨＴ−２を用いた以外は比較例８０と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。
【０１６４】
比較例８５
正孔輸送層にＨＴ−２を用いた以外は比較例８１と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。
【０１６５】
比較例８６
正孔輸送層にＨＴ−２を用いた以外は比較例８２と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。
【０１６６】
【表１】
2012008281.tif 000084
【０１６７】
【表２−１】
2012008281.tif 000085
【０１６８】
【表２−２】
2012008281.tif 000086
【０１６９】
【表３−１】
2012008281.tif 000087
【０１７０】
【表３−２】
2012008281.tif 000088
【０１７１】
【表４】
2012008281.tif 000089
【０１７２】
【表５−１】
2012008281.tif 000090
【０１７３】
【表５−２】
2012008281.tif 000091
【０１７４】
【表６】
2012008281.tif 000092
【０１７５】
【表７】
2012008281.tif 000093
【符号の説明】
【０１７６】
１  陽極のエネルギーレベル（仕事関数）
２  正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位のエネルギーレベル
３  発光層のＨＯＭＯ準位のエネルギーレベル
４  陰極のエネルギーレベル（仕事関数）
５  発光層のＬＵＭＯ準位のエネルギーレベル
６  正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位のエネルギーレベル
７  陽極と正孔輸送層の界面を示す線
８  正孔輸送層と発光層の界面を示す線
９  発光層と陰極の界面を示す線
１１  陽極上の正孔
１２  正孔輸送材料に注入された正孔
１３  発光層に注入された正孔
１４  陰極上の電子
１５  発光層に注入された電子
１６  電子と正孔の再結合を示す線
１７  発光層のＬＵＭＯ準位と正孔輸送層のＬＵＭＯ準位のエネルギー差
【国際調査報告】
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2012008281.tif 000096
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